DA# 5-1: HIDRÓLISIS

 

ETAPA DE HIDRÓLISIS
Rotura de moléculas orgánicas complejas

Estamos en la primera fase de la DA: 

Sobre este proceso en particular se ha investigado fuertemente debido a que se lo considera el paso limitante en la DA, la etapa que marca las condiciones y por ende, el tiempo de las subsiguientes. Es más, algunos investigadores afirman que sigue siendo la etapa menos definida, así que

Entonces, qué sucede en esta etapa? Te lo adelanté un poco en el resumen:

Vas a ver que, inmediatamente ingresa al digestor el sustrato con sus compuestos complejos en suspensión y materia coloidal, es colonizado por un grupo de bacterias facultativas (aún hay O₂), y sin embargo, la cinética de la degradación hidrolítica es lenta (Tasa de Hidrólisis - TH).

Principalmente porque estos compuestos son físico-químicamente muy estables, tal es así que algunos de ellos permanecerán parcialmente inalterados a través del ciclo completo de la DA.

Las investigaciones sobre sustratos particulados relacionan la TH con el tamaño de las partículas y, ATENCIÓN! con la cantidad de sitios de adsorción en la superficie de las partículas.

PARÉNTESIS: enzimas hidrolíticas, que son?

Estas enzimas hidrolíticas son sintetizadas dentro de la bacteria mediante la traducción de ARN mensajero en los ribosomas. En nuestro caso: proteasas, amilasas y lipasas mayoritariamente.

La composición química de estas enzimas es básicamente homogénea: aminoácidos (unidad básica de las proteínas) unidos mediante enlaces peptídicos conformando una unidad funcional. 

Las diferencias entre las estructuras específicas que conforman estos enlaces determinan su funcionalidad y actividad, que le permite reconocer su sustrato mediante un Sitio Activo o región tridimensional, para catalizar la reacción. 

De este modo, las bacterias acceden a nutrientes esenciales que pueden ser absorbidos a través de los transportadores de su membrana y alimentarse.

ALGUNAS FOTOS MÍAS

Debido a que el sustrato soluble contiene moléculas grandes, los nutrientes no pueden atravesar la membrana celular bacteriana por lo que, a medida que pasa el tiempo la hambruna se hace sentir.

Al no poder alimentarse en su medio, vaya a saber cómo y cuándo, las bacterias se apropiaron del concepto de “herramienta” para valerse solitas, y a veces ayudar a otras, secretando enzimas hidrolíticas extracelulares.

Así, la secreción de enzimas pasó a ser un mecanismo fundamental para que estas amigas sobrevivan en su entorno natural, ya que una vez fuera de la bacteria, las enzimas actúan sobre la MO del entorno catalizando la descomposición de moléculas complejas en sus componentes monoméricos o diméricos:

Las enzimas, una vez en el medio soluble, tienen una dinámica ya estudiada:

En ciertos medios, los procesos de difusión no te van a limitar la TH, pero sí lo harán al digerir un sustrato con ST rondando el 35-40%, esto es, plantas: frutas, jardinería, granos, cárnicos (Veeken y Hamelers, 2000; Kalyuzhnyi, 2000).

POR LO TANTO

Tené en cuenta que la mayor parte de la MO biodegradable oscila entre 10^-3 y 100 µm y que los μOs pueden absorber directamente partículas de tamaño inferior a 10-3 µm. También es importante mencionar que las velocidades de reacción varían ampliamente en función del tipo de lodo o sustrato utilizado. 

SUBPRODUCTOS DE LA HIDRÓLISIS

Toda MO contiene materia inerte soluble, lo cual establece una correlación importante entre sustrato biodegradable disponible (50%SV) y DQO de entrada total, puesto que una considerable fracción de este último, aunque lo parezca, puede resultar no biodegradable anaeróbicamente.

Estas comunidades de μOs, bacterias anaeróbicas y facultativas, sea que las tengas inmersas en el sustrato o las hayas inoculado ad-hoc, van a buscar sus nutrientes mediante acciones simbióticas, coordinadas y secuenciales.

Entonces qué se logra en esta etapa?

Ya vimos que las enzimas hidrolíticas extracelulares permiten la disponibilidad de:

Estos productos de la hidrólisis son transportados al interior de la célula bacteriana mediante transportadores de membrana específicos para cada nutriente, ya sea utilizando ATP para moverlos contra un gradiente de concentración o sin gasto energético. 

Una vez dentro de la célula, los nutrientes son integrados en rutas metabólicas para transformar energía y construir biomoléculas esenciales:

POR LO TANTO

Un conjunto de μOs han utilizado la MO del sustrato de entrada para descomponerla, alimentarse de los subproductos obtenidos mediante la secreción de enzimas extracelulares dedicadas y crecer.

Y la etapa de hidrólisis bacteriana no escapa a esta ley natural. Su fin está determinado por la interacción de factores químicos, físicos y biológicos que alteran la disponibilidad del sustrato y la funcionalidad de las enzimas extracelulares:

En el próximo Artículo veremos la etapa de Acidogénesis, y cómo los consorcios aprovechan los subproductos de esta etapa.