Instituto de Ecología, A.C.

¿Cómo respiran las bacterias?

Ofelia Ferrera Rodríguez, Randy Ortiz Castro, Greta Hanako Rosas Saito, Alexandro G. Alonso S.

Las bacterias son organismos microscópicos unicelulares; no tienen núcleo ni organelos; pero como todo ser vivo, respiran, se alimentan, se adaptan al medio, se comunican, se reproducen y también respiran, pero ¿Cómo lo hacen?

Escherichia coli, es una bacteria bastante común que generalmente habita en el intestino de algunos organismos de sangre caliente sin causar enfermedad, pero también puede provocar infecciones cuando su población crece sin control en el huésped; es capaz de sobrevivir en cuerpos de agua o el suelo; una de las cosas que le permite adaptarse a sitios tan distintos, es que, puede respirar empleando diferentes moléculas que le ayudan a generar energía.

Todos los seres vivos respiran para obtener energía química (principalmente en forma de ATP o GTP y en forma de moléculas capaces de atrapar y transferir electrones (e-) como FADH2 y NADH). La respiración se logra gracias a un conjunto de reacciones enzimáticas y reacciones de óxido-reducción (en las que un compuesto pasa electrones (e-) y se oxida, mientras que otro recibe electrones y se reduce).

E. coli puede respirar dependiendo de lo que hay a su alcance produciendo las enzimas que requiere. Las enzimas, son herramientas hechas de proteína que las células de los seres vivos producen a partir de la información en su ADN.

Durante la respiración, el aceptor final de electrones es el compuesto que recibe e- al final de la cadena transportadora de electrones. Las bacterias aerobias respiran O2, las anaerobias respiran utilizando otros compuestos y las bacterias facultativas pueden usar O2 u otros compuestos.

Lo que ocurre durante la respiración aerobia o anaerobia es parecido a lo que pasa en una planta hidroeléctrica, donde la energía se obtiene porque el flujo de agua se convierte en energía mecánica y después en eléctrica; en la respiración el flujo de electrones se convierte en energía química útil para las diversas funciones de la célula.

La glicolisis es un proceso para obtener energía, la hacen bacterias aerobias, anaerobias y facultativas; consiste en la ruptura de glucosa (un azúcar con 6 carbonos) en piruvato (2 moléculas con 3 carbonos) para obtener energía quitándole e- y formando 2 moléculas de ATP y dos de NADH+H.

La enzima piruvato deshidrogenasa, combina piruvato con coenzima-A formando NADH, CO2 y acetil coenzima A (acetil-CoA) que se aprovecha en el Ciclo de Krebs que es una serie de reacciones en las que participan 6 enzimas que oxidan acetil-CoA y la convierten en dióxido de carbono, 3 NADH +3H y otras moléculas.

Los e- atrapados en los NADH y los protones (H+) producidos anteriormente se utilizan en la fosforilación oxidativa y en la fuerza protón motriz, que son otras formas celulares de obtener energía. Los e- pasan por una serie de reacciones conocida como cadena transportadora de electrones, que en el caso de la respiración aerobia, está integrada por: deshidrogenasa, quinonas, citocromos y oxidasa terminal que pasa e- al O2. Simultáneamente se bombean H+ hacia fuera de la célula; tal como el agua acumulada en una presa genera energía al pasar por compuertas; los H+ acumulados producen energía (en forma de ATP) a su paso por la ATP-sintasa hacia adentro de la bacteria.

En la respiración anaerobia, la cadena transportadora de e- está integrada por otras proteínas y enzimas como: la nitrato reductasa o la fumarato reductasa acorde con el aceptor de e- disponible. La fermentación es otra forma de obtener energía en ausencia de O2 pero es diferente a la respiración anaerobia.

Es interesante que algunos microorganismos como E. coli pueden respirar con cualquiera de estos procesos. En general la respiración aerobia genera más energía que la anaerobia y mucho más que la fermentación.