Estaba buscando esto y me pregunto si hasta ahora tengo razón sobre lo siguiente:
Si ese es el caso, me preguntaba si hay procariotas que solo fermentan, y si es así, ¿tienen ATP sintasas y un ETC? En otras palabras, ¿existen organismos sin ATP sintasas y un ETC (lo que los obligaría a sobrevivir solo con la fermentación, a menos que haya algún otro método de producción de energía en procariotas que no use ATP sintasas y un ETC que estoy perdido)?
Gracias
Esta es una pregunta interesante (lo digo en serio, ver más abajo), para la cual es muy difícil encontrar una respuesta directa en la web. Cuando lo busqué en Google, obtuve páginas con afirmaciones de que las bacterias anaeróbicas obligadas todavía tenían la cadena de transporte de electrones (ETC) y la ATP sintasa, ya que había diferentes aceptores de electrones además del oxígeno. Sí, sabemos que las cosas son diferentes en los respiraderos termales y las aguas termales, pero ¿qué pasa con la gangrena gaseosa? No soy microbiólogo, pero jugué con el metabolismo de algunas bacterias para un laboratorio de bioinformática bioquímica hace algunos años, por lo que puedo dar dos ejemplos en los que las bacterias anaeróbicas parecen carecer de ETC o de ETC y ATP sintasa.
Clostridium perfringens
Esta es la bacteria fermentadora anaeróbica que conduce a la gangrena gaseosa en las heridas infectadas y fue una de las principales causas de pérdida de extremidades y mortalidad en la Primera Guerra Mundial. Se ha determinado la secuencia de ADN de Clostridium perfringens . Cito extensamente del artículo que describe la fermentación, pero pongo en cursiva la declaración clave para aquellos que deseen omitir esto:
No pudimos encontrar ningún gen que codifique proteínas relacionadas con el ciclo del ácido tricarboxílico (TCA) o la cadena respiratoria , en contraste con C. acetobutylicum, que tiene enzimas del ciclo TCA incompletas. Similar a C. acetobutylicum, podríamos construir un mapa de ruta para la fermentación anaeróbica que da como resultado la producción de lactato, alcohol, acetato y butirato, todos los cuales se han detectado comúnmente en cultivos de C. perfringens. En la vía de la fermentación, el piruvato se convierte en acetil-CoA mediante la piruvato-ferredoxina oxidorreductasa (CPE2061), produciendo CO2 gaseoso y ferredoxina reducida. Los electrones de la ferredoxina reducida son transferidos a protones por la hidrogenasa (CPE2346), lo que da como resultado la formación de moléculas de hidrógeno (H 2 ) que se liberan de la célula junto con el CO 2.
La bacteria relacionada, Clostridium acetobutylicum, mencionada en el extracto, también es un anaerobio obligado. (Fermenta una variedad de mono y polisacáridos vegetales en acetona, butanol y etanol, utilizados para producir explosivos en la Primera Guerra Mundial). Aunque tiene algunas enzimas del ciclo TCA, no puede usar el ciclo oxidativamente. y, como Clostridium perifringens, carece de las enzimas de la cadena de transporte de electrones y de una ATP sintasa.
Ureaplasma urealyticum (Ureaplasma parvum)
Este microorganismo es un micoplasma (Mollicute) y no una bacteria, es decir, carece de pared celular. Infecta el tracto urogenital humano. Carece de los componentes de una cadena de transporte de electrones pero posee una ATP sintasa funcional. Genera un gradiente de iones de hidrógeno, no al aumentar la concentración de iones de hidrógeno dentro del espacio intermembrana por la oxidación de NADH en el ETC, sino al reducir la concentración de iones de hidrógeno intracelular al generar amoníaco a partir de la urea (abundante en su hábitat) en un reacción catalizada por la ureasa que codifica. La secuencia del organismo y las referencias a trabajos previos sobre su actividad de ureasa se pueden encontrar aquí .
Consideraciones evolutivas
La razón por la que encuentro interesante esta pregunta es que los organismos anaeróbicos precedieron a los organismos aeróbicos, por lo que surge la pregunta de si hay alguna bacteria anaeróbica contemporánea que haya evolucionado a partir de estos anaeróbicos primitivos y nunca haya poseído un sistema de transporte de electrones, o si todos los organismos anaeróbicos contemporáneos carecen de un sistema de transporte de electrones. ETC derivado de organismos con un ETC (aeróbico o que usa algún otro aceptor de electrones) y acaba de perder estas funciones por falta de uso (como es muy probable en los ejemplos anteriores)? Esta pregunta seguramente debe haber sido considerada por aquellos en el campo.
Sí, los hay, aunque tuve que cavar mucho para encontrarlos. Se les llama bacterias estrictamente fermentativas .
Las bacterias del ácido láctico (Lactobacillales (Firmicutes)) fermentan la glucosa a través del piruvato a lactato mediante la vía glucolítica e incluyen los géneros Streptococcus , Lactococcus , Lactobacillus y Leuconostoc .
De Madigan et al. 2014 Brock biología de microorganismos, 14ª edición ( PDF ):
pags. 66.
"Los eucariotas microbianos que contienen hidrogenosomas llevan a cabo un metabolismo estrictamente fermentativo. Los ejemplos incluyen el parásito humano Trichomonas (Secciones 17.3 y 32.4) y varios protistas que habitan en el rumen de los animales rumiantes (Secciones 1.5 y 22.7) o lodos anóxicos y sedimentos lacustres".
p.93.
"La reversibilidad de la ATPasa explica por qué las bacterias estrictamente fermentativas que carecen de cadenas de transporte de electrones y no pueden llevar a cabo la fosforilación oxidativa todavía contienen ATPasas. Muchas reacciones importantes en la célula, como la rotación flagelar y algunas formas de transporte, están acopladas a la energía de la pmf en lugar de directamente de ATP. Por lo tanto, la ATPasa de organismos incapaces de respirar, como las bacterias del ácido láctico estrictamente fermentativas, funciona unidireccionalmente para generar esta pmf requerida a partir de ATP formado durante la fosforilación a nivel de sustrato en la fermentación".
Trichomonas (Excavata) es un eucariota.
Esta es una respuesta muy tardía, pero muchos micoplasmas carecen de la mayoría de las principales vías metabólicas más allá de la glucólisis; por lo tanto, no hay cadena de transporte de electrones ni ciclo tricarboxílico ( consulte Pollack et al. 2002 ).
roland
David