DA #5-2: ACIDOGÉNESIS

ETAPA DE ACIDOGÉNESIS
Degradación de los productos de la Hidrólisis

Estamos en la segunda fase de la DA: acidogénesis de subproductos de la hidrólisis!

¿Te acordás de aquellos monómeros resultantes de la fase hidrolítica

Bien, esos subproductos pasan a ser ahora MP para diferentes consorcios acidógenos fermentativos que inmediatamente los consumirán y transformarán metabólicamente en nuevos sustratos líquidos y gaseosos para la etapa siguiente.

Si ya de por sí las cosas eran complicadas, algunos simpáticos µOs generan productos de la próxima etapa.

Aprovechemos para indagar un poco sobre: cómo es que las bacterias detectan nutrientes en un medio soluble?

El mecanismo por el cual un consorcio bacteriano detecta nutrientes en un medio y comienza a alimentarse requiere de la interacción entre señales químicas y sensores específicos en las membranas celulares, denominado Quimio-recepción o Quimiotaxis bacteriana.

Los nutrientes generan a su alrededor un gradiente de concentración en el medio que las bacterias detectan mediante sus quimio-sensores. Cada especie posee receptores sensibles a determinadas moléculas los cuales, en virtud del gradiente, transmiten señales al sistema de motilidad para dirigirse hacia áreas de mayor concentración, impulsadas por la rotación de sus flagelos.

Si ahora hechás mano a tu capacidad de abstracción y lo mirás de manera integral, verás con asombro como a través de: coordinación en el consorcio, metabolismo en cadena, comunicación celular (quorum sensing) y otros mecanismos, los µOs logran una altísima eficiencia en la obtención de nutrientes y maximización de su capacidad metabólica al distribuir las tareas entre diferentes especies, adaptándose a ambientes sumamente complejos.

Respondiendo al gradiente de nutrientes, en esta etapa vas a ver que se activan consorcios de bacterias acidogénicas y acetogénicas, las cuales pertenecen a un grupo amplio y diverso de anaerobios tanto facultativos como obligados.

Las bacterias acidificantes convierten los compuestos orgánicos en Productos Intermedios de la etapa, esto es, ácidos orgánicos superiores denominados ácidos grasos de cadena corta (SCFA) o ácidos grasos volátiles (VFAs):

También los vas a ver denominados como Precursores de subsiguientes productos. Pero algunas van más allá y producen Productos Intermedios o Precursores… de la etapa siguiente:

Productos Intermedios o Precursores

En todo proceso que presenta etapas o fases distintivas, siempre habrá productos y subproductos primarios hasta obtener los finales. En el caso de la acidogénesis, estos son los Productos Intermedios o Precursores.

Fijate que los límites entre una etapa y otra se vuelven cada vez más difusos, y esto es debido a que no solo los nutrientes originales instalan gradientes, sino también lo hacen los subproductos metabólicos a medida que los consorcios los van generando. Por eso no vas a poder establecer siempre un límite claro entre las reacciones acidogénicas y acetogénicas.

VFAs: Antes de seguir hagamos zoom en este tema para revisar un poco de qué estamos hablando

Son compuestos orgánicos de bajo peso molecular (subgrupo de los ácidos grasos) cuyas cadenas carbonadas poseen hasta 6C y un grupo carboxilo -COOH al final, que le confiere la condición de ácido.

Son solubles en H₂O debido al -COOH polar y tienen un olor característico (generalmente fuerte y penetrante, avinagrado), mientras que la característica de “volátil” es debido a que presentan una presión de vapor alta a Tamb.

Ellos son condicionados por el entorno, y el entorno es muy dependiente de ellos. Tanto su estado, como su comportamiento, se ven muy afectados si los parámetros principales de la DA se aleja de sus valores de equilibrio (ya los veremos más adelante, paciencia), por lo que, si dentro del digestor nada se descontrola los VFAs se encontrarán predominantemente disueltos en el medio líquido.

Pero debido a su volatilidad intrínseca una fracción menor puede estar en equilibrio con la fase gaseosa del digestor.

Otro parámetro que influye es la temperatura:

ALGUNAS FOTOS MÍAS

Cómo pasamos, y a qué llegamos, con lo que nos dejó la Hidrólisis?

Azúcares simples:

Los monosacáridos y disacáridos (glucosa, fructosa, sacarosa, lactosa) se transforman por fermentación bacteriológica mediante rutas metabólicas como la glucólisis en:

Aminoácidos:

Estos compuestos son transformados en productos más simples a través de una cadena de reacciones bacteriológicas denominadas desaminación y fermentación.

Veamos estas dos reacciones que intervienen en la transformación de aminoácidos a precursores:

Desaminación de aminoácidos

Este es un paso clave durante la acidogénesis llevado a cabo por bacterias fermentativas que producen enzimas específicas: desaminasa. Aquí los aminoácidos pierden su grupo amino (-NH₂) y se convierten en compuestos intermedios, como VFAs o cetoácidos (ácido Pirúvico o Piruvato) más NH₃.

Fermentación de aminoácidos luego de su desaminación

Con estas reacciones se completa la transformación de los productos resultantes de la desaminación, como los cetoácidos, en compuestos más simples, como VFAs (Acético, Propiónico y Butírico), H₂, y CO₂, los cuales son precursores de la próxima etapa.

El NH₃ generado, por su parte, ayuda a regular el pH en el medio soluble y es un recurso disponible para que otros µOs lo utilicen en la síntesis de biomasa.

Dos aminoácidos, uno como donador de electrones y otro como aceptor, son transformados metabólicamente a VFAs, NH₃, H₂, y CO₂.

Ácidos grasos:

Y qué pasa con los LCFAs?

En qué? Son transformados metabólicamente en una variedad de productos intermedios más simples y las reacciones principales de este proceso están mediadas por bacterias fermentativas y acetogénicas específicas.

Un grupo de ellas produce una oxidación del ácido graso el cual se une a una enzima A, separando átomos de C que se liberan como acetato.

VEAMOS QUIENES PARTICIPAN EN ESTE JUEGO

CASI COMO ÉSTOS

no podemos dejar de citar a un muchachito un tanto especial… el H₂! 

El tema es que acá nos tendríamos que meter …. si o si …. con tres temas que son un rompedero de cabezas:

Paremos acá y veámoslo ya refrescados en un artículo en particular

COROLARIO

Como venimos viendo, en la acidogénesis también se cumple el ritual de la “carrera de postas”

En ambas etapas que vimos vas a tener productos que serán los sustratos de la etapa final, esto es ácido Acético, H₂ y CO₂, pero rodeados de los Intermedios de cada una de ellas.

Teniendo en cuenta esta rapidez, es importante que visualices que, mientras que la producción de VFAs crea precursores directos para la etapa final, la acidificación de estos VFAs es ampliamente reportada como:

En el próximo Artículo veremos la etapa de Acetogénesis, donde con estos productos se generan los precursores para la etapa final.