Este
texto persigue una comprensiĆ³n del sistema microbio-medio que pueda
servir de base para abordar cualquier otro aspecto del desarrollo
microbiano, partiendo de unos conocimientos directamente comprobables
que estructuran una teorĆa microbiana. El prerrequisito para la
comprensiĆ³n de esta "BioquĆmica de los microorganismos" es efectivamente
el conocimiento de una microbiologĆa general y el de una bioquĆmica
bƔsica.
Consecuentemente,
estĆ” situado a nivel de los segundos y terceros ciclos de la actual
enseƱanza universitaria en varias de sus ramas, como pueden ser los
estudios de BiologĆa, QuĆmica, Medicina, Farmacia y Veterinaria.
Como
puede verse al examinar el Ćndice de este libro, esta teorĆa
comprenderĆa la cinĆ©tica del crecimiento de la biomasa microbiana (parte
B, capĆtulo 3), la generaciĆ³n de productos en el medio (C y H) y la
intervenciĆ³n de oxidantes y reductores presentes en el mismo (D, E y F),
incluyendo la utilizaciĆ³n de los compuestos C1 (E, capĆtulo 19) y la
utilizaciĆ³n y producciĆ³n de energĆa radiante (G). La parte A y lo
relativo a la composiciĆ³n quĆmica de la parte B (capĆtulo 2) pueden
considerarse introductorias.
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INDICE
INTRODUCCIĆN
UNA TEORĆA DE LOS MICROBIOS EN CULTIVO PURO
FUENTES BIBLIOGRĆFICAS BĆSICAS
GENESIS DEL PRESENTE TEXTO
PARTE A EL METABOLISMO MICROBIANO
CAPĆTULO 1
INTEGRACIĆN DE LA TOTALIDAD DE LAS TRANSFORMACIONES QUĆMICAS DE LA BIOFASE
1.1 LA QUĆMICA DEL CULTIVO PURO
1.2 ACTIVIDAD QUĆMICA Y GRUPOS TAXONĆMICOS
1.3 LA ACTIVIDAD DE LA BIOFASE
1.4 EL SUMINISTRO ENERGĆTICO
1.5 LA REGULACIĆN METABĆLICA
1.6 EL PRINCIPIO DE LA BIOQUĆMICA UNITARIA
PARTE B
COMPOSICIĆN QUĆMICA Y CRECIMIENTO DE LA BOIMASA MICROBIANA
CAPĆTULO 2
COMPOSICIĆN QUĆMICA
1 2.1 LA PRODUCCIĆN DE BIOMASA
2.2 CONTENIDO DE AGUA DE LA BIOFASE
2.3 COMPOSICIĆN ELEMENTAL
2.4 FRACCIĆN ĆCIDO-SOLUBLE
2.5 PROTEINAS
2.6 ĆCIDOS NUCLEICOS
2.7 LĆPIDOS
2.8 HIDRATOS DE CARBONO
2.9 MOLĆCULAS EXCLUSIVAS DE LAS BACTERIAS
2.10 OTROS COMPONENTES MOLECULARES DE LA BIOMAS MICROBIANA
2.11 CONCLUSIONES GENERALES SOBRE LA COMPOSICIĆN QUĆMICA DE LA BIOFASE
BIBLIOGRAFĆA
CAPĆTULO 3
CINĆTICA DEL CRECIMIENTO
3.1 CULTIVO DISCONTINUO ("13ATCH CULTURE")
3.2 CULTIVO CONTINUO
BIBLIOGRAFIA
PARTE C
PRODUCTOS FINALES DEL CATABOLISMO
CAPĆTULO 4
ETANOL
4.1 LAS LEVADURAS
4.2 ALGUNAS REFERENCIAS HISTĆRICAS SOBRE LA CONTRIBUCIĆN DE LAS LEVADURAS A LA BIOQUĆMICA
4.3 EFECTO PASTEUR
4.4 CULTIVO, SISTEMAS CELULARES Y EXTRACTOS
4.5 FERMENTACIONES DE LA GLUCOSA
4.5.1 FermentaciĆ³n alcohĆ³lica
4.5.2 FermentaciĆ³n glicĆ©rica con suffito
4.5.3 FermentaciĆ³n aceto-glicĆ©rica
4.5.4 FermentaciĆ³n pirĆŗvico-glicĆ©rica
4.6 ACEITE DE FUSEL Y ĆCIDO SUCCĆNICO
4.7 DESARROLLO AEROBIO
4.8 ASIMILACIĆN OXIDATIVA Y FERMENTATIVA DE LA GLUCOSA
4.9 FERMENTACIĆN ENDĆGENA
BIBLIOGRAFĆA
CAPĆTULO 5
ĆCIDO ACĆTICO
5.1 EL VINAGRE
5.2 CARACTERĆSTICAS GENERALES DE LAS BACTERIAS DEL ĆCIDO ACĆTICO
5.3 CINĆTICA DE LA PRODUCCIĆ³N DE ACETATO
5.4 OXIDACION DEL ETANOL
5.5 OXIDACĆN DE ALCOHOLES PRIMARIOS
5.6 CETOGĆNESIS
5.7 OXIDACIĆN DE POLIALCOHOLES
5.8 OXIDACIĆN DE LOS ĆCIDOS LĆCTICO Y PIRĆVICO
5.9 OXIDACIĆN DE AZĆCARES
5.9.1 El sistema de la glucosa-6-fosfato deshidrogenasa
5.9.2 VĆa de Fntner-Doudoroff
5.9.3 Ciclo de la hexosa monofosfato o vĆa de Warburg-Dickens
5.9.4 FormaciĆ³n de gluconato
5.9.5 UtilizaciĆ³n del gluconato
5.9.6 El sistema de las fosfocetolasas
5.10 MODELOS DEL METABOLISMO OXIDATIVO DE LAS BACTERIAS DEL ĆCIDO ACĆTICO
5.11 FORMACIĆN DE CELULOSA
BIBLIOGRAFĆA
CAPĆTULO 6:
ĆCIDO LĆCTICO
6.1 EL ĆCIDO LĆCTICO COMO PRODUCTO DE FERMENTACIĆN
6.1 CARACTERĆSTICAS GENERALES DEL GRUPO LĆCTICO
6.3 FERMENTACIONES LĆCTICAS DE HEXOSAS Y PENTOSAS
6.4 BALANCES DE FERMENTACIĆN
6.5 FERMENTACIONES LĆCTICAS DE LA FRUCTOSA
6.6 FERMENTACIĆN LĆCTICA DE LA DESOXIRRIBOSA
6.7 COFERMENTACIĆN DE LA LACTOSA Y LA TREONINA
6.8 FERMENTACIĆN DEL MALATO
6.9 FERMENTACIĆN LĆCTICA DEL TARTRATO
BIBLIOGRAFĆA
CAPĆTULO 7
ĆCIDO PROPIĆNICO
7.1 EL ĆCIDO PROPIĆNICO COMO PRODUCTO DE FERMENTACIĆN
7.2 REACCIĆN DE SWICK Y WOOD
7.3 FERMENTACIĆN PROPIĆNICA DEL LACTATO
7.3.1 VĆa metabĆ³lica de Propionibacterium y Veilionella
7.3.2 FormaciĆ³n de propionato en C. propionicum y Megasphaera eisdenfl
7.4 FERMENTACIĆN PROPIĆNICA DE LA GLUCOSA
BIBLIOGRAFĆA
CAPĆTULO 8
ĆCIDO BUTĆRICO
8.1 PRODUCCIĆN DE ĆCIDO BUTĆIRICO Y DE DISOLVENTES NEUTROS POR FERMENTACIĆN:PERSPECTIVA HISTĆRICA
8.2 VĆAS METABĆLICAS UTILIZADAS POR LAS BACTERIAS DEL ĆCIDO BUTĆRICO
8.3 FORMACIĆN DE ACETATO POR FERMENTACIĆN DE SUSTRATOS ORGĆNICOS
8.4 FORMACIĆN DE ACETATO, POR REDUCCIĆN DIRECTA DE C02
8.5 BACTERIAS ACETĆGENAS
8.6 LA VIA DE WOOD PARA LA FIJACIĆN AUTOTRĆFICA DE C02
8.7 LA GENERACIĆ³N DE ENERGĆA EN LAS BACTERIAS ACETĆGENAS
8.8 OTRAS VIAS METABĆ³LICAS UTILIZADAS POR LAS BACTERIAS ACETĆGENAS
8.8.1 Sistemas dependientes del tetrahidrofolato
8.8.2 ReducciĆ³n indirecta del C02
8.9 FERMENTACIĆN DEL ETANOL POR Ciostridium kluyveri
8.10 FORMACIĆN DE BUTIRATO A PARTIR DE GLUCOSA
8.11 FORMACIĆN DE ACETONA Y BUTANOL
8.12 OTROS PRODUCTOS FINALES DE FERMENTACIĆN PRODUCIDOS POR LAS BACTERIAS DEL ĆCIDO BUTIRICO
8.13 PRODUCCIĆN DE SUCCINATO POR MICROORCANISMOS
BIBLIOGRAFĆA
CAPĆTULO 9
ĆCIDO FĆRMICO
9.1 El GRUPO ENTĆRICO
9.2 El DESARROLLO DE LA BIOLOGIA DE Escherichia coli
9.3 LA FERMENTACIĆN ĆCIDO MIXTA
9.3.1 FormaciĆ³n de etanol
9.3.2 FormaciĆ³n de acetato
9.3.3 FormaciĆ³n de C02 y H2 a partir del formiato
9.3.4 FormaciĆ³n de succinato
9.3.5 FormaciĆ³n del lactato
9.4 LA FERMENTACIĆN 2,3-BUTILENGLICĆLICA
9.4.1 FormaciĆ³n de acetoĆna
9.4.2 FormaciĆ³n de 2,3-butanodiof (2,3-butilenglicol)
9.5 FORMACIĆN DE TRIMETILENGLICOL
BIBLIOGRAFĆA
CAPĆTULO 10
AMONĆACO
10.1 CLOSTRIDIOS PUTREFACTIVOS 134
10.2 FERMENTACIONES DE UN SOLO AMINOĆCIDO
10.2.1 Arginina
10.2.2 Histidina y Ɣcido glutƔmico
10.2.3 Glicina
10.2.4 Serina
10.2.5 Treonina
10.2.6 TriptĆ³fano
10.2.7 Lisina
10.2.8 Ornitina
10.2.9 CisteĆna y metionina
10.3 DESCARBOXILACIĆN DE AMINOĆCIDOS
10.4 FERMENTACIĆN ACOPLADA DE DOS AMINOĆCIDOS
10.5 FERMENTACIĆN DE UN AMINOĆCIDO JUNTO A UN CETOĆCIDO
10.6 FERMENTACIĆN DE LA PURINA
10.7 FERMENTACIĆN DE LA PIRIMIDINA
10.8 FERMENTACIĆN DE LA ALANTOINA
10.9 FERMENTACIĆN DEL ĆCIDO NICOTĆNICO
BIBLIOGRAFIA
CAPĆTULO 11
METANO
11.1 BACTERIAS METANĆ³GENAS
11.2 REDUCCIĆ³N DEL DiĆ³XIDO DE CARBONO
11.3 EL SISTEMA DE LA METILREDUCTASA
11.4 LA PRODUCCIĆN DE ENERGĆA
BIBLIOGRAFIA
CAPĆTULO 12
DOXIDO DE CARBONO 161
12.1 EL GAS SILVESTRE 162
12.2 EL C02 COMO CATABOLITC)
12.3 El CICLO DE LOS ĆCIDOS TRICARBOXĆLICOS (CAT)
12.4 SISTEMAS ENZIMĆTICOS DEL CAT
12.5 ESTEQUIOMETRĆA DEL CICLO
12.6 REACCIONES ANAPLEOTICAS
12.7 CICLO DEL ĆCIDO GLIOXĆLICO
BIBLIOGRAFĆA
PARTE D
OXIDANTES INORGĆNICOS
CAPITULO 13
OXĆGENO MOLECULAR
13.1 RESPIRACIĆN AEROBIA
13.2 ASIMILACIĆN DE 02
13.3 OXIDASAS Y PEROXIDASAS
13.4 SUPERĆXIDO DISMUTASA Y CITOCROMO PEROXIDASA
13.5 LAS FLAVOPROTEĆNAS AUTOOXIDABLES
13.6 BALANCE ENERGĆTICO DE LAS REACCIONES OXIDATIVAS
13.7 LA CADENA RESPIRATORIA
13.8 FOSFORILACIĆN OXIDATIVA
BIBLIOGRAFĆA
CAPĆTULO 14
NITRATO
14.1 DESNITRIFICACIĆN Y RESPIRACION DEL NITRATO
14.2 BACTERIAS DESNITRIFICANTES
14.3 FISIOLOGĆA Y BIOQUĆMICA DE LA DESNITRIFICACIĆN
14.4 LA RESPIRACIĆN DEL NITRATO EN LAS BACTERIAS FACULTATIVAS
14.4.1 Catabolismo de la glucosa
14.4.2 RespiraciĆ³n de¡ nitrato y fermentaciĆ³n
14.4.3 Ciclo de los Ć”cidos tricarboxĆlicos (CAT)
14.4.4 RespiraciĆ³n anaerobia
14.4.5 Mutantes clorato resistentes
14.4.6 Metabolismo del nitrito
BIBLIOGRAFIA
CAPĆTUL0 15
SULFATO
15.1 REDUCTORES DE SULFATO Y BACTERIAS SULFURĆGENAS
15.2 REDUCCIĆN DEL SULFATO CON LACTATO
15.3 HIDROGENASAS Y TRANSPORTADORES DE ELECTRONES
15.4 REDUCCIĆN DEL S02- CON H2
15.5 METABOLISMO DEL CARBONO EN LOS SULFATO REDUCTORES
15.6 BISULFITO REDUCTASAS
BIBLIOGRAFĆA
PARTE E: REDUCTORES ORGĆNICOS Y COMPUESTOS C1
CAPĆTULO 16
COMPUESTOS ALIFĆTICOS
16.1 ATAQUE PRIMARIO DE LAS FUENTES ORGĆNICAS DE PODER REDUCTOR
16.2 OXIDACIĆN DE ALCANOS Y ALQUENOS
16.3 SISTEMA DE LA w-HIDROXILASA
16.4 OXIDACIĆN DE LOS ĆCIDOS CRASOS
16.5 LA a-OXIDACIĆN
16.6 LA P-OXIDACIĆN
16.7 FORMACION DE PROPIONIL-CoA
16.8 OXIDACIĆN A w-HIDROXIĆCIDOS
BIBLIOGRAFĆA
CAPĆTULO 17
COMPUESTOS AROMĆTICOS
17.1 PROCESOS AEROBIOS Y ANAEROBIOS
17.2 CARACTERĆSTICAS GENERALES DE LA DEGRADACIĆN AEROBIA
17.3 LA ORTO-RUPTURA DEL ANILLO BENCĆNICO
17.4 LA META-RUPTURA DEL ANILLO BENCĆNICO
17.5 OXIDACIĆN DEL GENTISATO
17.6 OXIDACIĆN DEL D-MANDELATO Y OTROS PRECURSORES DEL CATECOL
17.7 OXIDACIĆN DEL p-VILDROXIBENZOATO Y OTROS PRECURSORES DEL ĆCIDO PROTOCATĆQUICO
17.8 RELACIĆN ENTRE LAS DISTINTAS VĆAS DE OXIDACIĆN AEROBIAS DE LOS COMPUESTOS AROMĆTICOS
17.9 INDUCCIĆN DE LOS ENZIMAS IMPLICADOS EN LA DEGRADACIĆN DE COMPUESTOS AROMĆTICOS
17.10 DEGRADACIĆN ANAEROBIA DE COMPUESTOS AROMĆTICOS
17.10.1 ObtenciĆ³n de metabolitos centrales a partir de intermediarios activados
17.10.2 Fotometabolismo anaerobio
17.10.3 Catabolismo por desnitrificantes
17.10.4 FermentaciĆ³n
17.10.5 DegradaciĆ³n por reductores de sulfatos
17.10.6 Metabolismo en condiciones metanogƩnicas
BIBLIOGRAFĆA
CAPĆTULO 18
COMPUESTOS NITROGENADOS
18.1 DIGESTIĆN DE PROTEĆNAS Y PĆPTIDOS
18.2 DEGRADACIĆN OXIDATIVA DE LOS AMINOĆCIDOS
18.2.1 AminoƔcido oxidasas
18.2.2 Deshidrogenasas
18.2.3 Aspartasa
18.3 OXIDACIĆN DE LA HISTIDINA
18.4 OXIDACIĆN DE LA HIDROXIPROLINA
18.5 OXIDACIĆN DEL TRIPTĆ³FANO
18.6 OXIDACIĆN DE LA TREONINA
18.7 OXIDACIĆN DE PURINAS Y PIRIMIDINAS
18.8 OXIDACIĆN DE LA VITAMINA B6
CAPĆTULO 19
COMPUESTOS C1 COMO SUSTRATOS
19.1 CRECIMIENTO SOBRE COMPUESTOS DE UN SOLO ĆTOMO DE CARBONO
19.2 CICLO REDUCTOR DE LAS PENTOSAS
19.3 UTILIZACION DEL FORMIATO POR EL CICLO DE CALVIN
19.4 CICLO REDUCTOR DEL ĆCIDO TRICARBOXĆLICO
19.5 FIJACIĆN DE C02 EN CHROMATIUM
19.6 BACTERIAS METILOTROFAS
19.7 OXIDACIĆN DEL METANO
19.8 VĆAS DE LA RIBULOSA-5-P Y DE LA SERINA
19.9 CRECIMIENTO SOBRE METILAMINA
BIBLIOGRAFĆA
PARTE F
REDUCTORES INORGĆNICOS
CAPĆTULO 20
COMPUESTOS REDUCIDOS DE NITRĆGENO
20.1 QUIMIOLITOTROFISMO
20.2 LAS BACTERIAS NITRIFICANTES
20.3 EL GRUPO NITROSO
20.4 EL GRUPO NITRO
20.5 OBTENCION DEL PODER REDUCTOR POR LAS BACTERIAS QUIMIOLITOTROFAS
20.6 EFECTO DE LA MATERIA ORGĆNICA SOBRE LAS BACTERIAS NITRIFICANTES
BIBLIOGRAFĆA
CAPĆTULO 21
COMPUESTOS DE HIERRO Y DE AZUFRE
21.1 OXIDACIĆN DEL HIERRO
21.2 OXIDACIĆN DE COMPUESTOS REDUCIDOS DE AZUFRE
21.3 CRECIMIENTO AUTOTRĆFICO, MIXOTRĆFICO Y HETEROTRĆFICO
21.4 VĆAS DE OXIDACIĆN DE LOS COMPUESTOS REDUCIDOS DE AZUFRE
21.5 CADENAS RESPIRATORIAS EN LOS TIOBACILOS. GENERACIĆN DE ATP Y DE PODER REDUCTOR
CAPĆTULO 22
HIDRĆGENO MOLECULAR
22.1 LAS BACTERIAS DEL HIDRĆGENO Y OTROS AUTOTROFOS FACULTATIVOS
22.2 TAXONOMĆA DE LAS BACTERIAS DEL HIDRĆGENO
22.3 CRECIMIENTO AUTOTRĆFICO
22.3.1 CaracterĆsticas generales de¡ crecimiento autotrĆ³fico de las bacterias del H2
22.3.2 El sistema de la hidrogenasa
22.3.3 AsimilaciĆ³n del C02
22.4 ASIMILACIĆN DEL NITRĆGENO
22.5 CRECIMIENTO MIXOTRĆFICO
22.6 OXIDACIĆN DEL MONĆXIDO DE CARBONO
22.7 OXIDACIĆN DEL H2 EN PARACOCCUS DENITRIFICANS
22.8 OXIDACIĆN DEL HIDRĆGENO EN DESULFOVIBRIO
BIBLIOGRAFĆA
PARTE G.
ENERGĆA RADIANTE
CAPĆTULO 23
FOTOFOSFORILACIĆN Y FOTOMETABOLISMO
23.1 FOTOSĆNTESIS VEGETAL Y FOTOSĆNTESIS BACTERIANA, PERSPECTIVA HISTĆRICA
23.2 FOTOSĆNTESIS OXIGĆNICA Y ANOXIGĆNICA EN EL MUNDO MICROBIANO
23.3 GRUPOS DE BACTERIAS FOTOTROFAS
23.4 BACTERIAS PĆRPURA
23.5 BACTERIAS VERDES
23.6 FISIOLOGĆA DEL CRECIMIENTO FOTOTRĆFICO EN LAS BACTERIAS PĆRPURA Y VERDES
23.7 LA FOTOSĆNTESIS DE LAS CIANOBACTERIAS
23.8 EL FOTOMETABOLISMO DE LAS HALOBACTERIAS
23.9 BIOLUMINISCENCIAAEN LAS BACTERIAS
BIBLIOGRAFĆA
PARTE H:
METABOLISMO SECUNDARIO
CAPĆTULO 24
METABOLITOS SECUNDARIOS: COMPOSICIĆN, PRODUCCIĆN Y ACTIVIDAD
24.1 DEFINICIĆN Y CARACTERĆSTICAS DEL METABOLISMO SECUNDARIO
24.2 TIPOS DE METABOLITOS SECUNDARIOS
24.2.1 ComposiciĆ³n quĆmica
24.2.2 Actividad
24.3 FUNCIONES DE LOS METABOLITOS SECUNDARIOS
24.4 REGULACIĆN DEL METABOLISMO SECUNDARIO
24.4.1 CinĆ©tica de formaciĆ³n de los metabolitos secundarios
24.4.2 InducciĆ³n y represiĆ³n de la sĆntesis de metabolitos secundarios
24.4.3 GenĆ©tica del metabolismo secundario. SuperproducciĆ³n de metabolitos secundarios
24.5 MACROMOLĆCULAS ESPECĆFICAS COMO METABOLITOS SECUNDARIOS
BIBLIOGRAFĆA
APĆNDICE A:
GRUPOS FISIOLĆGICOS Y DIVERSIDAD BACTERĆANA
A.1 EL TIPO CULTURAL COMO PIEZA BĆSICA DEL TRABAJO BIOQUĆMICO
A.2 LA IDEALIZACIĆN DE LAS VĆAS METABĆLICAS Y LA UNIDAD DE LA ACTIVIDAD QUĆMICA DEL CULTIVO PURO
A.3 GRUPOS FISIOLĆGICOS Y TAXONOMĆA
ASPECTOS COMPARATIVOS DE DIFERENTES VĆAS METABĆLICAS Y DE DIFERENTES GRUPOS FISIOLĆGICOS MICROBIANOS
ĆNDICE ALFABĆTICO DE MATERIAS Y AUTORES
ĆNDICE ALFABĆTICO DE MICROORGANISMOS CITADOS
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