16.4C: Sintrofia y Metanogénesis
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Las bacterias que realizan la fermentación anaeróbica a menudo se asocian con bacterias arqueas metanogénicas para proporcionar los productos necesarios como el hidrógeno.
Objetivos de aprendizaje
- Evaluar la metanogénesis de la sintrofia
Puntos Clave
- Las bacterias metanogénicas solo se encuentran en el dominio Archea, que son bacterias sin núcleo u otros orgánulos.
- La metanogénesis es una forma de respiración en la que se usa carbono en lugar de oxígeno como aceptor de electrones.
- Las bacterias que realizan la fermentación anaeróbica a menudo se asocian con bacterias metanogénicas. Durante la fermentación anaeróbica, las moléculas orgánicas grandes se descomponen en hidrógeno y ácido acético, los cuales pueden ser utilizados en la respiración metanogénica.
- Existen otros ejemplos de relaciones sintróficas entre bacterias metanogénicas y microorganismos: los protozoos en las tripas de las termitas descomponen la celulosa y producen hidrógeno que puede ser utilizado en la metanogénesis.
Términos Clave
- Archea: Un dominio de microorganismos unicelulares. Estos microbios no tienen núcleo celular ni ningún otro orgánulo unido a membrana dentro de sus células.
- sintrofia: Un fenómeno en el que una especie vive de los productos de otra especie.
- metanogénesis: La generación de metano por bacterias anaerobias.
La sintrofia o alimentación cruzada es cuando una especie vive de los productos de otra especie. Un ejemplo de sintrofia frecuentemente citado son las bacterias metanogénicas de las arqueas y sus bacterias asociadas que realizan la fermentación anaeróbica.
La metanogénesis en microbios es una forma de respiración anaeróbica, realizada por bacterias en el dominio Archaea. A diferencia de otros microorganismos, los metanógenos no utilizan oxígeno para respirar; sino que el oxígeno inhibe el crecimiento de los metanógenos. En la metanogénesis, el carbono se utiliza como receptor terminal de electrones en lugar de oxígeno. Aunque hay una variedad de compuestos potenciales basados en carbono que se utilizan como receptores de electrones, las dos vías mejor descritas implican el uso de dióxido de carbono y ácido acético como aceptores de electrones terminales.
Ácido acético: CO2+4H2→CH4+2H2OCO2+4H2→CH4+2H2O
Dióxido de Carbono: CH3COOH→CH4+CO2CH3COOH→CH4+CO2
Muchas bacterias metanogénicas que viven en estrecha asociación con bacterias producen productos de fermentación como ácidos grasos de más de dos átomos de carbono, alcoholes de más de un átomo de carbono y ácidos grasos aromáticos y de cadena ramificada. Estos productos no pueden ser utilizados en la metanogénesis. Por lo tanto, las bacterias asociadas de la arquea metanogénica procesan estos productos. Al oxidarlos a acetato, permiten que sean utilizados en la metanogénesis.
Las bacterias metanogénicas son importantes en la descomposición de la biomasa en la mayoría de los ecosistemas. Solo la metanogénesis y la fermentación pueden ocurrir en ausencia de aceptores de electrones distintos del carbono. La fermentación solo permite la descomposición de compuestos orgánicos más grandes, y produce pequeños compuestos orgánicos que pueden ser utilizados en la metanogénesis. Los productos semifinales de descomposición (hidrógeno, orgánicos pequeños y dióxido de carbono) se eliminan por metanogénesis. Sin metanogénesis, una gran cantidad de carbono (en forma de productos de fermentación) se acumularía en ambientes anaeróbicos.
Las bacterias arqueas metanogénicas también pueden formar asociaciones con otros organismos. Por ejemplo, también pueden asociarse con protozoos que viven en las entrañas de las termitas. Los protozoos descomponen la celulosa consumida por las termitas y liberan hidrógeno, que luego se usa en la metanogénesis.