Las bacterias anaerobias utilizan una amplia y diversa gama de vías químicas para sintetizar ATP.
Introducción
Durante más de mil millones de años, la vida en la Tierra se desarrolló sin la presencia de altos niveles de oxígeno en la atmósfera. El aire oxigenado es tan omnipresente en la experiencia de nuestra vida cotidiana hoy en día, que olvidamos que todavía hay muchos lugares donde el oxígeno no es tan abundante. En estos lugares, el fondo del océano, los rincones y grietas del lecho rocoso y en sus propios intestinos, los descendientes de algunos organismos que evolucionaron por primera vez en ese entorno primitivo de la Tierra todavía usan métodos libres de oxígeno para realizar procesos químicos esenciales para la vida. .
La estrategia
Casi todos los organismos de la Tierra descomponen el azúcar (específicamente la glucosa) para crear la energía que necesitan para llevar a cabo diversas actividades. La energía de descomponerse se utiliza para crear otra molécula llamada trifosfato de adenosina, o . El ATP se usa como una especie de batería, almacenando energía en las celdas para usarla según sea necesario.
El ATP no se crea directamente al descomponer la glucosa. En cambio, la ruptura de la glucosa inicia una reacción en cadena, en la que una secuencia de moléculas específicas sufre cambios que, cada una a su vez, provoca cambios en las moléculas posteriores en una especie de reacción de dominó. Estos cambios ocurren en gran parte a medida que los electrones se mueven de una molécula y se incorporan a cada molécula subsiguiente a lo largo de lo que se llama la "cadena de transporte de electrones". Sin este flujo de electrones a través de la secuencia o ruta específica de las moléculas, la generación de ATP se detendría. Este proceso químico productor de energía continúa mientras algo elimine los electrones "gastados" al final de la secuencia. En los humanos y otros organismos que respiran oxígeno, ese algo es el oxígeno. Pero los organismos que viven en ambientes libres de oxígeno necesitan algo diferente.
Las bacterias anaerobias conocidas como fermentadores utilizan una variedad de vías para eliminar los electrones gastados para mantener en marcha el proceso de formación de ATP. Por ejemplo, en la fermentación del ácido láctico (usado por ejemplo en el músculo humano), una molécula conocida como NAD+ (dinucleótido de nicotinamida y adenina) se usa como receptor de electrones en lugar de oxígeno, lo que permite la producción de lactato, que se metaboliza aún más en el . Otra vía que usa NAD+, conocida como fermentación de alcohol, produce etanol. Antes de que existiera una atmósfera oxigenada, se desarrolló un conjunto muy diverso de vías químicas para la formación de ATP, procesos químicos que se han retenido en el grupo diverso de anaerobios fermentadores que existen en la actualidad.
Las posibilidades
Las personas han aprendido a aprovechar los diversos procesos y productos químicos utilizados por los microbios en fermentación para producir una amplia variedad de otros procesos químicos y productos finales de interés para las personas. Estos incluyen cosas como mejorar la calidad del agua; descomposición de plásticos; hacer pan, yogur, queso, vino y miso; y, cada vez más, la fabricación de artículos no alimentarios, como combustible y plásticos.
La producción de materiales industriales mediante fermentación microbiana tiene muchas ventajas. Los plásticos se pueden producir sin necesidad de extraer o procesar petróleo, por ejemplo. Además, estos plásticos se pueden formular para que sean biodegradables. La producción microbiana de plásticos también requiere menos recursos naturales, como la tierra, que los plásticos hechos directamente de las plantas. En última instancia, las diversas vías químicas exhibidas por los microbios en fermentación sirven como modelos de posibles procesos químicos que han ampliado enormemente las ideas y métodos químicos de la humanidad.
