Respiracion y fermentacion en las funciones metabolicas

La fermentación en el metabolismo

La producción de energía requiere oxígeno. La cadena de transporte de electrones, donde se forma la mayor parte del ATP, requiere un gran aporte de oxígeno. Sin embargo, muchos organismos han desarrollado estrategias para llevar a cabo el metabolismo sin oxígeno, o pueden pasar de la respiración celular aeróbica a la anaeróbica cuando el oxígeno escasea.

Durante la respiración celular, algunos sistemas vivos utilizan una molécula orgánica como aceptor final de electrones. Los procesos que utilizan una molécula orgánica para regenerar NAD+ a partir de NADH se denominan colectivamente fermentación. Por el contrario, algunos sistemas vivos utilizan una molécula inorgánica como aceptor final de electrones. Ambos métodos se denominan respiración celular anaeróbica, en la que los organismos convierten la energía para su uso en ausencia de oxígeno.

Algunos procariotas, incluidas algunas especies de bacterias y arqueas, utilizan la respiración anaeróbica. Por ejemplo, el grupo de arqueas llamado metanógeno reduce el dióxido de carbono a metano para oxidar el NADH. Estos microorganismos se encuentran en el suelo y en el tracto digestivo de los rumiantes, como las vacas y las ovejas. Del mismo modo, las bacterias y arqueas reductoras de sulfato, la mayoría de las cuales son anaerobias, reducen el sulfato a sulfuro de hidrógeno para regenerar NAD+ a partir de NADH.

Metabolismo bacteriano

IntroducciónMuchas células vivas utilizan diferentes vías bioquímicas, como la fermentación y la respiración, en su metabolismo energético principal, dependiendo de la disponibilidad y la competencia por los sustratos necesarios. La levadura de panadería, el músculo estriado y las células tumorales de los seres humanos son ejemplos de ello. La fermentación, mediante la cual el azúcar se convierte en lactato, etanol o similares, es un proceso de bajo rendimiento porque sólo se producen dos moles de la moneda energética de la célula, el ATP, por cada mol de glucosa. En cambio, la respiración, que requiere oxígeno y puede utilizar también glucosa o un sustrato similar, tiene un rendimiento mucho mayor. En el caso de las células tumorales, el hecho de que se utilice la fermentación además de la respiración fue descubierto por primera vez por Otto H. Warburg en la década de 1920 [1]. Su hipótesis era que era el resultado de una alteración de la función de las mitocondrias, lo que conducía al crecimiento del tumor [1, 2]. En consecuencia, ese comportamiento se denomina “efecto Warburg”, incluso para otros tipos de células [3-6].

Anteriormente, se establecieron varios modelos basados en la programación lineal con algunas restricciones específicas para explicar la mayor tasa de producción de ATP en el efecto Warburg durante el proceso de respiro-fermentación en muchos de estos tipos celulares [4-8]. Nuestro modelo [6, 7] es el más pequeño de ellos, que sigue describiendo las características esenciales, y puede considerarse como un modelo minimalista. Consideramos que la célula puede asignar proteínas en varias enzimas en una distribución variable. Dependiendo de las condiciones laterales y de los costes de las proteínas, esto llevó a la respiración pura, la glucólisis pura y la respirofermentación como una distribución de flujo mixta. Otros modelos de asignación de recursos en células vivas han sido propuestos y analizados en [9-12].

Fermentación láctica

Christoph Wittmann.Información adicionalContribuciones de los autoresOF llevó a cabo el trabajo experimental, incluyendo los cultivos en quimiostatos, los estudios con trazadores de 13C y todos los análisis implicados.CW diseñó el estudio y llevó a cabo todo el trabajo computacional que implica la construcción del modelo de red metabólica de S. cerevisiae, la implementación del software, el cálculo de los flujos de carbono y el análisis estadístico. Ambos autores leyeron y aprobaron el manuscrito final.Archivos originales de los autores para las imágenesAbajo están los enlaces a los archivos originales de los autores para las imágenes.Archivo original de los autores para la figura 1Archivo original de los autores para la figura 2Archivo original de los autores para la figura 3Archivo original de los autores para la figura 4Archivo original de los autores para la figura 5Archivo original de los autores para la figura 6Derechos y permisos

Reimpresiones y permisosAcerca de este artículoCite este artículoFrick, O., Wittmann, C. Characterization of the metabolic shift between oxidative and fermentative growth in Saccharomyces cerevisiae by comparative 13C flux analysis.

Bacterias del metabolismo fermentativo

En la respiración aeróbica, el aceptor final de electrones es una molécula de oxígeno, O2. Si se produce la respiración aeróbica, se producirá ATP utilizando la energía de los electrones de alta energía transportados por NADH o FADH2 a la cadena de transporte de electrones. Si no se produce la respiración aeróbica, el NADH debe ser reoxidado a NAD+ para ser reutilizado como transportador de electrones para que la vía glicolítica continúe. ¿Cómo se hace esto? Algunos sistemas vivos utilizan una molécula orgánica como aceptor final de electrones. Los procesos que utilizan una molécula orgánica para regenerar NAD+ a partir de NADH se denominan colectivamente fermentación. n cambio, en algunos sistemas vivos la cadena de transporte de electrones (ETC) utiliza una molécula inorgánica como aceptor final de electrones, lo que se denomina respiración celular anaeróbica. Ambos procesos permiten a los organismos convertir energía para su uso en ausencia de oxígeno. Ambos métodos se denominan respiración celular anaeróbica, en la que los organismos convierten la energía para su uso en ausencia de oxígeno.

Algunos procariotas, incluidas algunas especies de los dominios Bacteria y Archaea, utilizan la respiración anaeróbica. Por ejemplo, un grupo de arqueas llamado metanógeno reduce el dióxido de carbono a metano para oxidar el NADH. Estos microorganismos se encuentran en el suelo y en el tracto digestivo de los rumiantes, como las vacas y las ovejas. Del mismo modo, las bacterias reductoras de sulfato, la mayoría de las cuales son anaerobias (Figura 7.15), reducen el sulfato a sulfuro de hidrógeno para regenerar NAD+ a partir de NADH.