Las Células Producen Poliéster

microscopic photo of bacteria in blueish-green water

Estrategia biológica

Las bacterias

Equipo de AskNature

Polímeros ensamblados químicamente

Podríamos pensar que los polímeros complejos son el resultado del ingenio industrial humano, pero la naturaleza acaparó el mercado de los polímeros miles de millones de años antes. Ejemplos de biopolímeros son proteínas, carbohidratos y material genético. A diferencia de los procesos industriales humanos, dentro de una célula, los ribosomas unen covalentemente los aminoácidos para formar proteínas.

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Catalizar la descomposición química

La vida depende de la construcción y descomposición de las moléculas biológicas. Los catalizadores, en forma de proteínas o ARN, desempeñan un papel importante al aumentar drásticamente la velocidad de una transformación química, sin consumirse en la reacción. El papel regulador que desempeñan los catalizadores en cascadas bioquímicas complejas es una de las razones por las que pueden ocurrir tantas transformaciones químicas simultáneas dentro de las células vivas en el agua en condiciones ambientales. Por ejemplo, considere la descomposición catalítica de 10 enzimas y la transformación de la glucosa en piruvato en la vía metabólica de la glucólisis.

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Montaje químico bajo demanda

La gran mayoría de los procesos bioquímicos de ensamblaje y descomposición, incluso en los organismos más complejos, ocurren dentro de las células. De hecho, las células pueden realizar cientos, incluso miles, de transformaciones químicas al mismo tiempo en condiciones favorables para la vida (temperatura ambiente y presión en un entorno acuoso). Por ejemplo, las serpientes venenosas almacenan moléculas precursoras para sintetizar instantáneamente un conjunto de toxinas a través de cascadas mediadas por enzimas.

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Catalizar ensamblaje químico

La vida depende de la construcción y descomposición de las moléculas biológicas. Los catalizadores, en forma de proteínas o ARN, desempeñan un papel importante al aumentar drásticamente la velocidad de una transformación química, sin consumirse en la reacción. El papel regulador que desempeñan los catalizadores en cascadas bioquímicas complejas es una de las razones por las que pueden ocurrir tantas transformaciones químicas simultáneas dentro de las células vivas en el agua en condiciones ambientales. Por ejemplo, la enzima ATP sintasa agrega un grupo fosfato al ADP en el ensamblaje y recarga de ATP, la molécula central de energía celular.

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Las bacterias

Dominio Bacterias ("pequeño bastón"): L. acidophilus, Staphylococcus

Desde el interior de nuestros propios cuerpos hasta las partes más profundas del océano, las bacterias se han adaptado a casi todos los entornos posibles. Todas las bacterias son unicelulares, microscópicas y carecen de un núcleo delimitado por una membrana y de orgánulos, y se presentan en tres formas básicas: esféricas (cocos), bastones (bacilos) y espirales (espirillas). Algunas cepas pueden ser mortales, como Staphylococcus aureus (MRSA), mientras que otras, como Lactobacillus acidophilus, que se encuentran en nuestro microbioma intestinal, nos mantienen saludables. Las cianobacterias, también conocidas como algas verdeazuladas, causaron el Gran Evento de Oxidación hace 2.4 millones de años, produciendo la primera atmósfera oxigenada de la Tierra.

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Las células bacterianas producen gránulos de poliéster en agua a temperatura y presión ambiente a través del autoensamblaje enzimático.

Los bioplásticos bacterianos son poliésteres producidos naturalmente por ciertas bacterias. Estos poliésteres sirven como depósitos de carbono cuando el carbono es abundante, pero los suministros limitados de otros nutrientes hacen que el crecimiento y la reproducción continuos sean imposibles. Las bacterias realizan esta hazaña a temperatura ambiente y presiones en el agua. Por el contrario, los procesos industriales de fabricación de poliéster pueden requerir calor adicional, cambios de presión y/o solventes orgánicos. Aunque los poliésteres no son solubles en agua, las bacterias pueden almacenar pequeños gránulos de poliéster en su entorno celular acuoso al recubrir cada gránulo con solubles en agua. s.

La variedad de s que producen estas bacterias es bastante amplio. Además, las enzimas responsables de la polimerización del poliéster son tan flexibles que teóricamente pueden la polimerización de cualquier molécula orgánica simple que contenga los grupos hidroxilo (OH) y carboxilo (COOH) necesarios para formar un enlace "éster".

1) Las enzimas secretadas por microbios facilitan la formación de enlaces "éster" entre moléculas orgánicas a temperaturas y presiones normales (el proceso se denomina reacción de "deshidratación" porque el agua es un subproducto de la formación de enlaces). 2) Se une más material de partida al compuesto a través de enlaces éster, de ahí el término poliéster. 3) Los microbios almacenan sus gránulos de poliéster en agua para su uso posterior como fuente de energía y carbono.

Última actualización 25 de septiembre de 2017

Referencias

“Los biopoliésteres (PHA = polihidroxialcanoatos) compuestos de ácidos grasos hidroxi representan una clase bastante compleja de polímeros de almacenamiento sintetizados por varias eubacterias y arqueas y se depositan como inclusiones citoplasmáticas de tamaño nanométrico insolubles en agua. Estas partículas de núcleo de cubierta esférica están compuestas por un núcleo de poliéster rodeado de fosfolípidos y proteínas”. (Rehm 2007: 41)

“Los biopoliésteres producidos biológicamente comprenden una clase compleja de polioxoésteres que son sintetizados por la mayoría de los géneros de Eubacteria e incluso miembros de la familia Halobacteriaceae de Archaea. La mayoría de los procariotas sintetizan poli(ácido 3-hidroxibutírico) (PHB) y/u otros PHA compuestos por ácidos (R)-3-hidroxigrasos de cadena media (6–14 átomos de carbono) como material de reserva. Estos poliésteres se depositan como inclusiones esféricas insolubles en agua en el citoplasma. El biopoliéster constituye el núcleo del gránulo. Mientras tanto, ahora se sabe que más de 150 ácidos hidroxialcanoicos diferentes se producen como constituyentes de los PHA, lo que implica que las poliéster sintasas aceptan los respectivos tioésteres de CoA como sustratos. Estos PHA insolubles en agua cristalizan después de la extracción con solventes y exhiben pesos moleculares bastante altos (que van desde aproximadamente 5 × 10 ^ 5 a 5 × 10 ^ 6), propiedades termoplásticas y elastoméricas y algunas otras propiedades físicas y materiales interesantes". (Rehm 2007: 42)

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