Metabolismo Bacteriano.

El metabolismo bacteriano es sumamente complejo. La célula bacteriana se sintetiza a sí misma y genera energía por medio de hasta 2 000 reacciones químicas. Estas reacciones pueden clasificarse según su función en los procesos metabólicos de producción de energía, biosíntesis, polimerización y ensamblaje.1 

Las reacciones energéticas proporcionan energía a la célula y 12 metabolitos precursores utilizados en las reacciones de biosíntesis.2

El primer paso es la captura de nutrientes del ambiente. Aparte del agua, oxígeno y bióxido de carbono, casi ningún nutriente importante ingresa a la célula por difusión simple, debido a que la membrana celular es una barrera muy eficiente. Parte del transporte ocurre por medio de difusión facilitada.3

Una vez dentro de la célula, las moléculas de azúcar u otras fuentes de carbono y energía se metabolizan a través de la vía glucolítica Embden-Meyerhof, la vía de pentosa fosfato y el ciclo de Krebs para producir los compuestos de carbono necesarios para la biosíntesis. En conjunto, las vías energéticas centrales producen los 12 metabolitos precursores.4

Fermentación

La fermentación es la transferencia de electrones y protones por medio de NAD+ directamente a un aceptor orgánico. En la fermentación se producen grandes cantidades de ácidos orgánicos y alcoholes. El perfil de productos de la fermentación es un auxiliar diagnóstico en el laboratorio clínico. 5

Respiración

La respiración implica vías energéticas en las que la oxidación del sustrato se conjunta con el transporte de electrones a través de una cadena de portadores hasta algún aceptor final, que con frecuencia, aunque no siempre, es el oxígeno molecular. La respiración en procariotas, al igual que en las células eucariotas, ocurre por medio de enzimas asociadas con la membrana, pero en las procariotas, la membrana celular en lugar de las membranas mitocondriales es la que proporciona el sitio físico.6 

Aerobios y Anaerobios

Las bacterias exhiben diferentes respuestas características ante el oxígeno. Las bacterias aerobias requieren oxígeno y metabolizan por medio de la respiración; las anaerobias se inhiben o mueren a causa del oxígeno y utilizan sólo la fermentación.7  

La respiración aerobia es la que utiliza oxígeno para extraer energía de la glucosa. Las bacterias no tienen mitocondrias, por lo cual la respiración se efectúa en su citoplasma.8 La dismutasa del superóxido, una enzima que se encuentra en todos los organismos que sobreviven la presencia de oxígeno, le resta toxicidad en forma parcial al superóxido. 9

La respiración anaerobia consiste en que la célula obtiene energía de una sustancia sin utilizar oxígeno. Las bacterias que carecen de la capacidad para producir dismutasa del superóxido y la catalasa son muy sensibles a la presencia del oxígeno molecular y deben desarrollarse en forma anaerobia utilizando la fermentación. 10

Las bacterias facultativas (la mayoría de los patógenos) crecen bien en condiciones aerobias o anaerobias. Si existe oxígeno disponible, respiran; en caso contrario, emplean la fermentación. 11

Biosíntesis

El proceso por el cual la célula bacteriana sintetiza sus propios componentes se conoce como anabolismo, y como resulta en la producción de nuevo material celular, también se denomina biosíntesis. Es un proceso que requiere energía, por lo tanto las bacterias deben ser capaces de obtenerla de su entorno para crecer y, eventualmente, multiplicarse. 12

Reacciones de polimerización

Proceso por el cual los polímeros se sintetizan a partir de monómeros: síntesis de DNA, RNA y proteínas; que una vez sintetizadas se ensamblan formando las estructuras celulares como la envoltura celular, flagelos, ribosomas, cuerpos de inclusión, etc. En la mayor parte de los microorganismos este crecimiento continúa hasta que las células se dividen en dos nuevas células. 13

• La polimerización del DNA se denomina replicación. 
• La replicación siempre inicia en sitios especiales del cromosoma y después procede en forma bidireccional alrededor del cromosoma circular.
• Transcripción es la síntesis de RNA.
• Traducción es el nombre que se da a la síntesis de proteínas14

Secreción de proteínas

Se ha vuelto el término general para indicar todos los casos de translocación de proteínas fuera del citosol. 

El proceso es bastante sencillo en las bacterias grampositivas, en las que las proteínas, después de exportarse a través de la membrana citoplásmica, sólo tienen que moverse a través de la capa relativamente porosa de peptidoglucano.

En las bacterias gramnegativas,  es necesario cruzar el espacio periplásmico y la membrana externa. La vía secretora GSP utiliza péptidos señalizadores y proteínas chaperonas.15

Referencias

(12) Gustavo Varela. (2002). FISIOLOGIA Y METABOLISMO BACTERIANO. Noviembre 2015, de CEFA Sitio web: http://www.higiene.edu.uy/cefa/Libro2002/Cap%2011.pdf

(8, 13) Dr. Pedro F. Mateos. (2009). Crecimiento microbiano. Noviembre 2015, de Departamento de Microbiología y Genética. Facultad de Farmacia. Universidad de Salamanca Sitio web: http://webcd.usal.es/Web/educativo/micro2/tema07.html

 (1.2.3.4,5, 6, 7, 9, 10, 11, 14 , 15 cuadro 21-2) Kenneth J. Ryan, C. George Ray, Nafees Ahmad, W. Lawrence Drew, James J. Plorde. (2010). Sherrys Microbiología médica. New York, N.Y., U.S.A: McGRAW-HILL INTERAMERICANA EDITORES, S. A. de C. V.