Respiración anaerobia

La respiración anaeróbica es un proceso biológico de oxidorreducción de azúcares y otros compuestos en el que el aceptor terminal de electrones es una molécula, en general inorgánica, distinta del oxígeno. La realizan exclusivamente algunos grupos de bacterias.

Consideraciones generales

En la respiración anaeróbica no se usa oxígeno, sino que para la misma función se emplea otra sustancia oxidante distinta, como el sulfato o el nitrato. En las bacterias con respiración anaerobia interviene también una cadena transportadora de electrones en la que se reoxidan los coenzimas reducidos durante la oxidación de los substratos nutrientes; es análoga a la de la respiración aerobia, ya que se compone de los mismos elementos (citocromos, quinonas, proteínas ferrosulfúricas, etc.). La única diferencia, por tanto radica, en que el aceptor último de electrones no es el oxígeno.

Todos los posibles aceptores en la respiración anaerobia tienen un potencial de reducción menor que el O₂, por lo que, partiendo de los mismos sustratos (glucosa, aminoácidos, triglicéridos), se genera menos energía en este metabolismo que en la respiración aerobia convencional. No hay que confundir la respiración anaeróbica con la fermentación, en la que no existe en absoluto cadena de transporte de electrones, y el aceptor final de electrones es una molécula orgánica; estos dos tipos de metabolismo tienen solo en común el no ser dependientes del oxígeno.

En la siguiente tabla se muestran distintos aceptores de electrones, sus productos y algunos ejemplos de microorganismos que realizan tales procesos:

Aceptor	Producto final	Microorganismo
Nitrato	Nitritos, óxidos de nitrógeno y N2	Pseudomonas, Bacillus
Sulfato	Sulfuros	Desulfovibrio, Clostridium
Azufre	Sulfuros	Thermoplasma
CO2	Metano	Methanococcus, Methanosarcina, Methanopyrus
Fe3+	Fe2+	Shewanella, Geobacter, Geospirillum, Geovibrio
Mn4+	Mn2+	Shewanella putrefaciens
Selenato	Selenito
Arsenato	Arsenito	Desulfotomaculum
Fumarato	Succinato	Wolinella succinogenes, Desulfovibrio, E. coli
DMSO	DMS	Campylobacter, Escherichia
TMAO	TMA
Clorobenzoato	Benzoato	Desulfomonile

Utilización de sulfato como aceptor de electrones

La utilización de sulfato como aceptor de electrones es una habilidad rara, restringida al género Desulfovibrio y algunas especies de Clostridium. Todas estas bacterias son anaeróbicas estrictas, de modo que la reducción del sulfato no es una alternativa de su metabolismo, como lo es la reducción del nitrato. La reacción es la siguiente:

Las bacterias reductoras de sulfatos atacan solo unos pocos compuestos orgánicos, siendo el ácido láctico y los ácidos dicarboxílicos de 4 carbonos sus principales substratos.

Utilización de dióxido de carbono como aceptor de electrones

Un pequeño grupo de procariotas anaeróbias estrictas, las arqueas productoras de metano, utilizan dióxido de carbono como aceptor de electrones; la reducción da lugar a metano (CH₄). El caso más simple es la oxidación de hidrógeno molecular, reacción productora de energía:

4H₂ + CO₂ → CH₄ + 2H₂O

El hidrógeno no es un gas común en la biosfera, de modo que estos microorganismos habitan lugares muy específicos como en sedimentos anaerobios del fondo de lagos y pantanos, o en el tubo digestivo de los rumiantes, donde otros microorganismos producen el H₂ libre que precisan.

Referencias

• Brock Biología de los Microorganismos. 10ª ed. 2003 Madigan, Martinko y Parker. Ed. Prentice-Hall. Madrid.