UNIDAD 8: EL CATABOLISMO

EL CATABOLISMO

Criterios y estándares de evaluación

RESPIRACIÓN: utiliza una cadena transportadora de electrones que finalmente reducen a un aceptor final de electrones.
  RESPIRACIÓN AEROBIA. Es el tipo de catabolismo más extendido, donde el aceptor final de electrones es la molécula de oxígeno, que se reduce a agua: ocurre en las mitocondrias y en el citoplasma de la mayoría de procariotas.
  RESPIRACIÓN ANAEROBIA. El aceptor final de electrones nunca es el oxígeno sino algún ión o molécula oxidados, que se reducen:

Aceptor	Producto final	Microorganismo
Nitrato	Nitritos, óxidos de nitrógeno y N2	Pseudomonas, Bacillus
Sulfato	Sulfuros	Desulfovibrio, Clostridium
Azufre	Sulfuros	Thermoplasma
Tiosulfato	Sulfato y sulfuro	Thermotogae, Thermoanaerobacteriales
CO2	Metano	Methanococcus, Methanosarcina, Methanopyrus
Fe3+	Fe2+	Shewanella, Geobacter

Utilización de nitrato como aceptor de electrones

Muchas bacterias anaeróbicas contienen las enzimas nitrato-reductasas que catalizan la reducción de nitrato a nitrito:²​

NO−
3 + 2e− + 2H+ → NO−
2 + H
2O

No obstante, el producto resultante (nitrito) es muy tóxico por lo que algunas especies de Pseudomonas y Bacillus pueden reducir el nitrato más allá del nivel de nitrito, hasta nitrógeno molecular:

2NO–
3 + 10e− + 12H+ → N
2 + 6H
2O

El resultado final, nitrógeno, es un gas inerte y no tóxico. Este proceso se conoce como desnitrificación que, si se produce en el suelo se considera perjudicial para la agricultura ya que ocasiona la pérdida de los nitratos, necesarios para el crecimiento de las plantas.​

Las bacterias reductoras de nitratos son anaerobias facultativas ya que el uso de nitratos y nitritos como aceptores de electrones son procesos alternativos que pueden utilizar estas bacterias para crecer en ausencia de oxígeno. En presencia de él, aunque el nitrato esté presente, la respiración procede enteramente a través de la cadena aeróbica de transporte de electrones.

Utilización de sulfato como aceptor de electrones[editar]

Diagrama de la corrosión en condiciones anaeróbicas causada por bacterias del género Desulfovibrio.

La utilización de sulfato como aceptor de electrones es una habilidad rara, restringida al género Desulfovibrio y algunas especies de Clostridium. Todas estas bacterias son anaeróbicas estrictas, de modo que la reducción del sulfato no es una alternativa de su metabolismo, como lo es la reducción del nitrato. La reacción es la siguiente:

SO₄^2– + 8e^– + 8H⁺ → S^2– + 4H₂O

Las bacterias reductoras de sulfatos atacan solo unos pocos compuestos orgánicos, siendo el ácido láctico y los ácidos dicarboxílicos de 4 carbonos sus principales substratos.

Utilización de dióxido de carbono como aceptor de electrones[editar]

Un pequeño grupo de procariotas anaeróbias estrictas, las arqueas productoras de metano, utilizan dióxido de carbono como aceptor de electrones; la reducción da lugar a metano (CH₄). El caso más simple es la oxidación de hidrógeno molecular, reacción productora de energía:

4H₂ + CO₂ → CH₄ + 2H₂O

El hidrógeno no es un gas común en la biosfera, de modo que estos microorganismos habitan lugares muy específicos como en sedimentos anaerobios del fondo de lagos y pantanos, o en el tubo digestivo de los rumiantes, donde otros microorganismos producen el H₂ libre que precisan.

Utilización de ion férrico como aceptor de electrones[editar]

El ion férrico (Fe³⁺) puede ser utilizado por varias bacterias como aceptor de electrones, reduciéndolo a ion ferroso (Fe²⁺); este proceso lo realizan muchos de los microorganismos que reducen nitrato. El ion férrico se halla en el suelo y las rocas, muchas veces formando hidróxido férrico (Fe(OH)₃) insoluble; en condiciones anaeróbicas, estas bacterias pueden reducirlo al estado ferroso. El ion ferrosos es mucho más soluble que el férrico, con lo cual el hierro se moviliza, siendo este un primer paso importante en la formación de un tipo de depósito mineral llamado hierro de los pantanos.

Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Respiraci%C3%B3n_anaerobia

FERMENTACIÓN: las moléculas aceptoras de electrones son orgánicas, generalmente el piruvato, se lleva a cabo en el citoplasma de las bacterias lácticas y en el citosol de las levaduras y de las células musculares en ausencia de oxígeno. En este proceso no interviene ninguna cadena transportadora de electrones.