Bioquímica bioluminiscente bacteriana

Bioquímica bioluminiscente bacteriana

Objetivo

Analizar e identificar los componentes y ruta metabólica del microorganismo Aliivibrio Fischeri para lograr su bioluminiscencia.

¿Qué es la bioluminiscencia?

La bioluminiscencia es aquella capacidad de emisión de luz que tienen ciertos seres vivos, como lo pueden ser pulpos, medusas, peses, algas, bacterias, etc.

Marco Teórico

[pic 1]

Es una bacteria bioluminiscente marina y Gram negativa, posee forma de barra, posee movilidad por medio de un flagelo polar, es heterótrofo y funciona tanto para el metabolismo fermentativo como para el respiratorio. Es un microorganismo que no crece por debajo de los 4 ˚C.

Establece relaciones simbióticas de comensalismo, en donde se ve beneficiado, mientras que el otro ser vivo ni se beneficia ni se perjudica pos su presencia en el organismo. En otras ocasiones se considera un microorganismo patógeno primario de muchos animales marinos. Por otro lado, cuando se puede encontrar flotando libremente en el ecosistema marino, en sedimentos y también en materia en descomposición.

Un ejemplo claro de la relación simbionte de Allivibrio Fischeri en cuando se encuentran incluidos a los órganos de luz de los calamares pertenecientes a un género en específico (Euprymna y Sepiola).

Morfología[pic 2]

La morfología de Aliivibrio Fischeri es igual a la de la familia Vibrionaceae, en donde podemos encontrar:

• Fimbrias: esta parte de la estructura le permite al microorganismo fijarse a una superficie, ya sea al momento de realizar una relación simbiótica con un ser vivo más complejo, o al aprovecharse del ser vivo complejo por medio del parasitismo.
• Capsula: Es una envoltura a la célula la cual le permite defenderse de la fagocitosis de organismos de defensa (ej. glóbulo blanco), añadiendo a esto sirve para el depósito de alimentos y como lugar de eliminación de desechos.
• Pared celular: Estructura formada por peptidoglicano el cual brinda estructura y rigidez a la célula, y median la cual la célula mantiene una forma definida (bacilo) independientemente del medio en el que se encuentre
• Membrana plasmática: Estructura la cual está compuesta de fosfolípidos y proteínas (varían dependiendo del tipo de bacteria), el cual permite el paso de sustancias y tiene un carácter selectivo para dichas sustancias.
• Citoplasma: parte de la célula en donde se encuentran los ribosomas y el material genético, además de esto se llevan a cabo todas las reacciones de la batería.
• Ribosomas: orgánulo cuya función se encuentra en la fabricación y síntesis de proteínas mediante la lectura del ARN mensajero
• Material genético: Aquel que contiene los códigos para lograr la síntesis de proteínas, está compuesto por un azúcar, un grupo fosfato y una base nitrogenada (adenina, guanina, citosina y timina)
• Flagelo: Estructura alargada que permite la movilidad de la bacteria en un medio acuoso, cuando el flagelo gira hacia la derecha la bacteria se mueve hacia adelante, cuando el flagelo gira ala izquierda la bacteria se mueve hacia atrás.

Fotoluminiscencia y Quimioluminiscencia

Para poder continuar con el estudio de Aliivibrio Fischeri se debe de tener clara la diferencia entre dos tipos de emisiones de luz que se presenta en distinto organismos y microorganismos.

Uno de los términos es la fotoluminiscencia; que se establece como la capacidad que tiene un microorganismo de absorber diferentes longitudes de onda por medio de moléculas fotoexitables las cuales emitan dicha longitud de onda a una longitud mayor.

Por otro lado se encuentra la quimioluminiscencia o bioluminiscencia, el caso de Allivibrio Fischeri, en la cual la energía química proveniente de una reacción química exergónica se logra transformar en energía luminosa, cabe aclarar que no es necesaria la absorción de alguna longitud de onda.

Metabolismo

Para el funcionamiento metabólico de Aliivibrio Fischeri comenzaremos por lo más esencial, y es su fuente de alimentación. Teniendo en cuenta que se realiza el estudio de su bioluminiscencia en relaciones simbióticas, se estudiara su relación con Euprymna scolopes, una especie de calamar que utiliza la bioluminiscencia de las bacterias para camuflarse.

Euprymna scolopes posee un órgano de luz especializado para la simbiosis con Aliivibrio Fischeri el cual produce una especie de moco nutritivo para captar la atención de varios microorganismos, una vez se encuentran los distinto microrganismos las bacterias flageladas pueden tratar de acceder por medio de los poros del animal e ir hacia el interior.

Paulatinamente el calamar comienza a secretar peróxido de hidrógeno por medio de una enzima denominada peroxidasa de haluro. Este medio es poco soportado por las bacterias intrusas por lo que se ven obligadas a escapar. Posteriormente las bacterias llegan al interior del órgano de luz y son abastecidas con las soluciones de azúcar y aminoácidos que brinda el calamar.

Nota: cuando la relación de Aliivibrio Fischeri es paracitista, sus nutrientes los toma de la quitita, un compuesto nitrogenado que se encuentra como capa protectora sobre muchos artrópodos.

Teniendo en cuenta lo dicho anterior mente y las distintas condiciones a las cuales se puede encontrar, Aliivibrio Fischeri tiene la capacidad de desarrollar:

1. Metabolismo de los carbohidratos

1.  Fase oxidativa de la vía de fosfato de pentosas.

[pic 3]

1.  Fase no oxidativa de la vía de fosfato de pentosas.

[pic 4]

1. Metabolismo Energético

1.  Fijación del nitrógeno

1. Metabolismo del ácido de las crasuláceas. (oscuro)[pic 5]
2. Acetil-CoA a acetato.

[pic 6]

1. Metabolismo del nitrógeno

1. Reducción disimilatoria de nitrato a amoniaco.[pic 7]

1. Metabolismo del azufre

1. Reducción asimétrica de sulfato[pic 8]

1. Metabolismo de los aminoácidos

1. Metabolismo de la serina y la treonina

1. Biosíntesis de ectoina.[pic 9]

Por otro lado el propósito de este trabajo era entender mediante cual mecanismo metabólico la bacteria Aliivibrio Fischeri logra presentar biolumiscencia, la siguiente imagen representa el proceso respiratorio que lleva Aliivibrio Fischeri y, mediante el cual, adquiere la capacidad de producir luz.[pic 10][pic 11][pic 12][pic 13]

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