Presentación Potencial de Membrana Potencial Electroquímico y Potencial de Protón



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Slide 1 Potencial de la Membrana: Potencial Electroquímico vs Potencial de Protones Equipo # 2: MicroRumies Mariamlyd Pagan Díaz Alexandra Alemán Rivera Juliany Rivera Calo Julio J Feliciano Caraballo Haydie J Laboy Ramírez Maryditza Cedeño 1 Objetivos Describir: Potencial de membrana Potencial de protones Potencial electroquímico Solutos compatibles Relación entre los potenciales y su importancia Cómo una bacteria puede crecer en diferentes pH, según estos potenciales 2 Funciones de la membrana: Delimita y protege las células Actúa como una barrera selectivamente permeable impide el intercambio libre de sustancias de un lado a otro Permite el paso o transporte de solutos de un lado a otro de la célula Regula el intercambio de sustancias entre el interior y el exterior de la célula según un gradiente de concentración 3 Quimiosmosis Difusión de iones a través de una membrana Específicamente es el movimiento protones (H+) Se moverán de mayor a menor concentración 4 Propuesta por Peter Mitchell en el 1960 Teoría: Una concentración de protones sirve como almacén de energía La mayoría de los ATPs se forman debido a este movimiento Un protón sale fuera de la célula mediante una reacción exergónica Cuando el protón entra se libera energía Teoría quimiosmótica En el 1978 Mitchell recibe el Premio Nobel de Química por esta teoría Esta formación de ATP genera lo que llamamos un Potencial de Protones Esta energía liberada le permite a la célula hacer trabajo 5 Teoría quimiosmótica Los protones pueden ser translocados hacia el exterior de la célula mediante energía química o solar por una bomba de protones (caso 1) y ser devueltos por unos transportadores especiales (caso 2) que llevan a cabo trabajo Cuando hay muchos protones afuera de la célula se forma un potencial de membrana y un gradiente de pH, de estos hablaremos más adelante 6 Potencial de protones (Δp) Diferencia de concentración de protón a través de la membrana Importante para energizar la membrana Las bacterias lo producen para realizar trabajo Ocasiona un cambio en pH Establece un potencial de membrana 7 Potencial de la membrana (ΔΨ) Diferencia de potencial entre el interior de la célula y el fluido a su alrededor Depende de: Polaridad del ión Permeabilidad de la membrana Concentración del ión 8 Potencial electroquímico Diferencia de iones en ambos lados de la membrana Potencial Químico + Potencial Eléctrico Químico: ocasionado por un cambio en pH Eléctrico: se establece por el potencial de membrana El potencial químico se forma porque como son hidrógenos los que están pasando a través de la membrana hace que el pH dentro y fuera de la célula cambien El potencial eléctrico se establece por el potencial de membrana debido que son iones los que pasan a través de esta 9 Relación entre el potencial de la membrana y cambios en pH No ocurren a la par cuando el protón es translocado a través de la membrana Para que se de un cambio en pH, tiene que haber neutralidad eléctrica Si hay intercambio de cargas, no se desarrolla un ΔΨ Si hay un alto ΔΨ, no se puede generar un alto ΔpH Bacterias… Debe conservarse la neutralidad eléctrica, para que la masa externa del medio pueda ser acidificada durante la translocacion del protón si hay intercambio de cargas, o sea si el protón es empujado hacia afuera junto al anión, o si el catión entra a la célula; no se desarrollaría el potencial de membrana - Las bacterias, no pueden hacer un potencial de membrana y un cambio en pH con el mismo proton; ellas pueden crear un potencial de membrana durante la translocacion del proton, y convertirlo entonces a un cambio en pH 10 En el caso 1 cuando los protones pasan a través de la membrana se desarrolla un potencial de membrana Hay dos procesos por los que se pude producir un cambio en pH: En el caso 2 los símbolos A- son aniones; a medida que los protones y aniones pasan de adentro hacia afuera de la membrana se genera un cambio en pH El caso 3 presenta un intercambio de iones en la membrana; un catión (R+) entra a la célula y un protón sale simultáneamente 11 Crecimiento bacteriano de acuerdo a pH Un cambio en el potencial de membrana y pH afecta al potencial de protones Esto se vera afectado dependiendo del pH del ambiente Neutrófilos Acidófilos Alcalofilos 12 Neutrófilos La mayoría de las bacterias pertenecen a esta clasificación Modifican el pH del medio para resistir ambientes relativamente ácidos o alcalinos Existen mecanismos que controlan el pH interior 13 Neutrófilos: Modificación del pH interior Ejemplo: El pH interior de un neutrófilo se torna ácido S typhimurium http://wwwraw-milk-factscom/images/SalmonellaTyphimuriumPicjpg Lo que ocurre es que bacterias como E coli o S typhimurium promueven una respuesta de tolerancia a ácidos consistente en ATPasas translocadoras de protones la cual expulsa protones al exterior y chaperonas para corregir las proteínas desnaturalizadas Acidófilos Necesitan altas concentraciones de H+ para mantener la integridad de la membrana Ejemplos de acidófilos lo son: T ferrooxidans y Picrophilus oshimae Cuando el pH comienza a subir hacia la neutralidad la membrana citoplasmática de un organismo acidófilo se destruye y sus células hacen lisis, por tanto los acidófilos necesitan altas concentraciones de H+ para su estabilidad Acidófilos T Ferrooxidans https://wwwcodelcoeducacl/images/proceso-productivo/biolixiviacion/thiobacillus-ferrooxidansjpg 16 Alcalófilos Producen enzimas hidrolíticas como proteasas y lipasas Enfrentan problemas bioenergéticos por vivir en pH alto 17 Ejemplo de Alcalófilo: B firmus http://wwwmicrobiologyatlaskvldk/biologi/english/winpicasp?title=Bacillus+firmus&description=Long+rods+with+a+diameter+of+