BIOTECNOLOGIA

MICROORGANISMOS ANAEROBIOS

Los organismos anaerobios son los que no utilizan oxígeno (O2) en su metabolismo, más exactamente que el aceptor final de electrones es otra sustancia diferente del oxígeno. Si el aceptor de electrones es una molécula orgánica (piruvato, acetaldehido, etc.) se trata de metabolismo fermentativo; si el aceptor final es una molécula inorgánica distinta del oxígeno (sulfato, carbonato, etc.) se trata de respiración anaeróbica.

El concepto se opone al de organismo aerobio, en cuyo metabolismo se usa el oxigeno como aceptor final de electrones.

Aquellos organismos que no pueden vivir o desarrollarse en presencia de oxígeno se denominan anaerobios estrictos.

Distribución en la naturaleza de las bacterias anaeróbicas.

Las bacterias anaeróbicas están ampliamente distribuidas en la tierra, pantanos, sedimentos de lagos y ríos, océanos, aguas residuales, alimentos y animales.

La mayor parte de estas hábitat tienen una tensión de oxígeno baja y un Eh reducido, resultantes de la actividad metabólica de los microorganismos que consumen oxígeno a través de la respiración. Si el oxígeno no es reemplazado, se mantienen las condiciones anaerobias en el ambiente.

Importancia de las bacterias anaerobias

a- En bacteriología clínica: los microorganismos anaerobios pueden dar cualquier tipo de infección, muchas de alta gravedad. Estos microorganismos pueden pasar inadvertidos, ya que lo más común es encontrarlos en cultivos mixtos.

b- En el control sanitario de alimentos: como ejemplos Clostridium perfringens y Clostridium Botulinun causan el deterioro de alimentos e intoxicaciones graves. En estos casos es necesario demostrar la presencia de la toxina, el aislamiento y la tipificación del germen.

c- En la industria:

 Fermentación de hidratos de carbono, distintas especies del género Clostridium producen acetona, butanol e isopropanol. Actualmente, la síntesis química ha desplazado en parte al proceso microbiológico.

 Procesos fermentativos en los que se utilizan bacterias fermentativas y bacterias anaerobias estrictas.

Es importante recordar que tanto en las células eucarióticas (protozoarios, hongos y algas) como en las procarióticas (bacterias, y algas verde-azules) se llevan a cabo reacciones químicas que incluyen biosíntesis y transformación de macromoléculas que constituyen gran parte de la masa celular a partir de compuestos más simples presentes en el entorno extracelular. Para estos procesos metabólicos se requiere un aporte de energía, la cual se encuentra en el compuesto altamente reactivo llamado adenosin-trifosfato, ATP.

El ATP es generado por dos mecanismos bioquímicos:

1.- Fosforilación a nivel del substrato. Uno de los mecanismos más sencillos generadores de ATP es la fermentación; en este proceso metabólico compuestos orgánicos sirven tanto de donadores de electrones (oxidándose) como de receptores (reduciéndose). Los compuestos que realizan éstas dos funciones son usualmente metabolitos derivados de un único substrato fermentable tal como un azúcar. Los carbohidratos son los principales substratos de la fermentación. Entre las bacterias pueden ser fermentados también otros compuestos como ácidos orgánicos, aminoácidos, purinas y pirimidinas. La fosforilación a nivel de substrato es el único modo de síntesis de ATP a partir del proceso de fermentación. Pasteur, fue el primero en reconocer el papel fisiológico de la fermentación, la llamo “ la consecuencia de la vida sin aire”, muchos de los organismos que generan ATP por fermentación son anaerobios estrictos, otros son anaerobios facultativos, siendo capaces de desarrollarse tanto en presencia como en ausencia de aire, generalmente cambian el modo de generar ATP al quedar expuestos al aire, la presencia de oxígeno molecular induce un desplazamiento metabólico de la fermentación a la respiración. Las anaerobias aerotolerantes presentan la excepción a la regla, la presencia de oxígeno no modifica su metabolismo generador de ATP. La fermentación continúa aún en presencia de aire.

2.- Transporte de electrones: realizado en la respiración; proceso metabólico generador de ATP en el que compuestos orgánicos e inorgánicos sirven como donadores de electrones (oxidándose) y como últimos aceptores actúan compuestos inorgánicos (reduciéndose). Usualmente el último aceptor de electrones es el oxígeno molecular.

Funciones del oxígeno en la nutrición

Como elemento constituyente del agua y componentes orgánicos, el oxígeno es un componente universal de las células y se proporciona en grandes cantidades en el agua.

Sin embargo, muchos organismos requieren además oxígeno molecular.

Se trata de organismos que dependen de la respiración aeróbica para cubrir sus necesidades energéticas y en los que el oxígeno molecular funciona como agente oxidante terminal. Tales microorganismos se denominan aerobios obligados.

En el otro extremo fisiológico están aquellos microorganismos que obtienen su energía mediante reacciones que no implican la utilización de oxígeno molecular y para los cuales esta forma química del elemento no actúa como nutriente. Para muchos de estos grupos fisiológicos el oxígeno molecular actúa como tóxico celular o como inhibidor del crecimiento. Tales microorganismos son anaerobios obligados.

Han sido usados varios términos, entre ellos aerobio obligado, anaerobio obligado, anaerobio aerotolerante, anaerobio facultativo y microaerófilo con el fin de subdividir las bacterias en base a su relación con el oxígeno.

Estos términos reflejan un espectro continuo de bacterias que no pueden tolerar el oxígeno hasta aquellas que lo necesitan para su crecimiento.

CLASIFICACION

1.- Teniendo en cuenta la tolerancia al oxigeno las bacterias anaerobias se clasifican en:

Anaerobias estrictas: Crecen en atmósferas con una tensión de oxígeno inferior a 0.5%.

Anaerobias aerotolerantes: Toleran el oxígeno hasta un 8% pero son incapaces de utilizarlo para su metabolismo.

La tolerancia al oxígeno de éstas bacterias está dada por la presencia de enzimas superoxido dismutasa (SOD), catalasa y peroxidasa que catalizan la conversión de radicales superoxido a peróxido de hidrógeno menos tóxico y a oxígeno molecular.

Anaerobios Facultativos: No necesitan oxígeno para su desarrollo normal, pero si está presente lo pueden utilizar metabolicamente, es decir que crecen bajo condiciones tanto aeróbicas como anaeróbicas utilizando el oxígeno como aceptor final de electrones.

Microaerofilicas: Crecen en presencia de tensiones de oxigeno mínimas y lo metabolizan utilizándolo como aceptor

...