4 Categorías de la diversidad metabólica

No sólo son microorganismos muy generalizadas, pero dentro del mundo de los microbios también hay un número impresionante de diferentes vías metabólicas. Usted sabe que esto debido a los compuestos que consumen y producen, así como del estudio de los genes microbianos que se encuentran en la naturaleza.

Recientemente, los científicos han sido capaces de secuenciar los genomas completos de muchos microorganismos, dándoles acceso a las secuencias de todos los genes presentes. Esto ofrece una visión del potencial metabólico de un microbio porque conocer los genes presentes puede sugerir que las enzimas del microbio puede realizar y utilizar para su metabolismo.

Cuatro grandes categorías de la diversidad metabólica incluyen: la principal estrategia de recolección de energía utilizada, las estrategias para la obtención de carbono, enzimas esenciales para el crecimiento, y productos no esenciales para la supervivencia de llamadas metabolitos secundarios.

Obtención de energía

Hay tres fuentes de energía en la naturaleza:

• Productos químicos orgánicos (aquellos que contienen enlaces carbono-carbono)

• Productos químicos inorgánicos (los que no tienen enlaces carbono-carbono)

• Ligero

Chemoorganotrophy es el tipo de metabolismo donde entra energía a partir de productos químicos orgánicos, mientras quimiolitotrofía es el tipo de metabolismo donde viene la energía de los productos químicos inorgánicos. Fototrofía implica convertir la energía luminosa en energía metabólica en un proceso llamado fotosíntesis, y viene en dos formas principales:

• Fotosíntesis oxigénica genera oxígeno y es utilizado por las cianobacterias (un tipo de bacterias) y las algas (un eucariota), así como todas las plantas vivas.

• Fotosíntesis anoxigénica no hace que el oxígeno y es utilizado por las bacterias púrpuras y verdes (tipos de bacterias que viven en ambientes acuáticos anaerobios).

La captura de carbono

Todas las células vivas necesitan una gran cantidad de carbono, que forma parte de todas las proteínas, ácidos nucleicos, y las estructuras celulares.

Los organismos que utilizan carbono orgánico se llaman heterotrophs- chemorganotrophs entran en esta categoría. Los organismos que utilizan el dióxido de carbono (CO₂) Para sus necesidades de carbono se denominan autotrophs- la mayoría de quimiolitotrofos y fototrofas también son autótrofos, lo que les hace productores primarios en la naturaleza porque hacen carbono orgánico de CO inorgánica₂ es entonces disponible para ellos mismos, chemoorganotrophs, y, finalmente, todas las formas de vida superiores.

Algunos organismos pueden cambiar entre heterotophy cuando está disponible y autotrofia carbono orgánico cuando las fuentes de alimentos corren fuera estos organismos se denominan mixotrophs.

Hacer enzimas

Pocos compuestos en la naturaleza no son degradados por microorganismos. La variedad de compuestos producidos por ellos es grande y no del todo conocido. Sus procesos metabólicos son esenciales para el ciclo de nutrientes del medio ambiente, y son los productores primarios que apoyan el resto de la vida en la tierra.

Los microbios son especialistas en compuestos degradantes, desde los más simples hasta los más complejos y todo lo demás. Ellos son los únicos capaces de degradar material vegetal resistente (fibra) a partir de celulosa (bloques de construcción utilizados por las plantas para hacer sus paredes celulares duros) y lignina (bloques de construcción utilizados por las plantas de estructura rígida, como en madera y paja).

Los microbios en el panza (parte de un estómago de animales relacionados de vaca o) de los herbívoros y los intestinos de las termitas son responsables de la digestión de estas fibras vegetales duras. Los hongos y las bacterias son los amos de la producción de enzimas especiales para degradar las fuentes de alimentos complejas (enzimas hidrolíticas), incluyendo todas las formas de tejidos vegetales y animales, algunos plásticos, e incluso metales.

Metabolismo secundario

Productos microbianos que no se producen como parte del metabolismo central y no son esenciales para las actividades diarias se denominan productos secundarios. Muchos de estos productos son compuestos bioactivos útiles en la interacción con otros organismos. Los antibióticos son un ejemplo de un producto secundario utilizado para interactuar con otros microbios.

Algunos patógenos de las plantas producen sustancias que imitan hormonas vegetales de modo que puedan manipular crecimiento de las plantas. Otros microbios hacen moléculas que son útiles en la comunicación con otros microorganismos, insectos y plantas.

El conocimiento del metabolismo de los microorganismos se puede utilizar en una variedad de maneras. Una forma es tratar de aislarlos en la cultura. Esto no siempre es fácil - hay muchas lagunas en nuestro conocimiento de la diversidad metabólica de la mayoría de los microorganismos.

Es relativamente fácil para volver a crear las condiciones de temperatura y oxígeno, pero el fin de seleccionar para el organismo que desee y seleccione contra todos los demás organismos, usted tiene que saber una condición específica que se necesita sólo para su organismo de elección.

Aquí están algunas otras formas en que el conocimiento del metabolismo microbiano ha sido útil en los avances de la ciencia:

• Enzimas microbianas se utilizan en la investigación de la biología molecular. Enzimas bacterianas tales como la ADN polimerasa Taq (utilizados para la reproducción de secuencias de ADN) y las enzimas de restricción (utilizados para manipular piezas de ADN de una forma de cortar y pegar) se han convertido en herramientas de investigación de valor incalculable.

• Los microbios se utilizan para expresar proteínas de origen animal o enzimas tales como insulina. Cuando los científicos descubren que una enfermedad se puede curar o tratado con una determinada proteína o enzima, se hace muy útil y eficiente para que sean capaces de producir en masa la molécula en los microbios.

• Sistemas microbianos se utilizan como parte de las máquinas microscópicas en la biología sintética. Para llevar a cabo más investigaciones, los científicos hacen uso de lo que sabemos que empujar el sobre de la ingeniería y la genética. Los científicos usan procesos microbianos a su máximo potencial para crear cosas nuevas dentro de los organismos.

• Los procesos industriales se han aprovechado de la diversidad de microbios en los alimentos, pulpa y papel, la minería y las industrias farmacéuticas (por nombrar sólo algunos). Debido a que algunos microorganismos son tolerantes a las condiciones extremas, las enzimas que producen son útiles en entornos industriales donde las condiciones pueden ser muy duros.

Debido a que los científicos no saben toda la diversidad metabólica en el mundo microbiano, no han sido capaces de aislar en cultivo de un gran número de microbios ambientales. Esto ha resultado en enormes lagunas en los conocimientos acerca de todos los grupos microbianos que existen.

El termino la materia oscura microbiana se ha acuñado para describir el gran número de linajes microbianos para que los científicos saben muy poco (y en la mayoría de los casos, casi nada). Al igual que la materia oscura del universo, que constituye la mayor parte de la materia, la materia oscura microbiana es enorme y es probable que sea mayor que el conocido de la biodiversidad de la tierra en varios órdenes de magnitud.