domingo, 26 de junio de 2016

2 INTERCAMBIO DE GASES EN UNICELULARES Y HONGOS

2.1 Bacterias y archaeas

El intercambio de gases y en general, el intercambio de sustancias a través de la membrana dependerá de la relación área-volumen-forma entre la célula y su medio ambiente. Para células esféricas y rígidas como las bacterianas, los tamaños que pueden alcanzar son muy limitados, ya que al incrementar sus tamaños, la cantidad de superficie de membrana se hace menos efectiva para sustentar los procesos internos.

Lo complejo sobre el intercambio de gases en las bacterias y archaeas no radica en los mecanismos de transporte, después de todo generalmente se trata de transporte pasivo. Lo complicado es que las bacterias son diversas metabólicamente (Cohan & Koeppel, 2008; Pace, 1997), lo cual implica diversidad de gases, además que el mismo gas puede ser nutriente o toxina.

2.1.1 Anaerobios, aerobios y anaerobios facultativos

Si nos enfocamos en el gas nutriente para los animales, el oxígeno, podemos clasificar burdamente a los procariotas –grupo parafilético de bacterias y archaeas –en tres categorías, aerobios, anaerobios y facultativos. Los aerobios emplean el oxígeno como nutriente metabólico, los anaerobios  perciben el oxígeno como toxina, y los facultativos toleran cantidades de oxígeno pero no lo usan o logran sobrevivir con otros metabolismos anaeróbicos cuando el oxígeno disminuye (Black & Black, 2012; Tortora et al., 2010).

Sin embargo esta clasificación no toma en cuenta otros tipos de gases, que pueden verse como toxina o nutriente, dependiendo de la situación, por ejemplo:

2.1.2 Cianobacterias

Las cianobacterias son fotoautótrofos que emplean la fotosíntesis para obtener energía, en este sentido emplean el dióxido de carbono como nutriente y emiten oxígeno como desecho (Drews, 2000; Tortora et al., 2010). Las cianobacterias son los únicos fotosintetizadores reales, las plantas solo obtienen fotosíntesis debido a que tienen bacterias convertidas en organelos celulares llamadas cloroplastos que son descendientes de cianobacterias (Kurup & Kurup, 2012).

El oxígeno es tremendamente tóxico para muchas bacterias anaeróbicas, por lo que su producción por parte de las cianobacterias puede verse también como un mecanismo de defensa contra competidores o depredadores. Su origen evolutivo  concuerda con el comienzo de una atmósfera oxigenada en el planeta Tierra, pues antes de ellas, la presión parcial de oxígeno era muy inferior al actual 21% (Buick, 2008; Holland, 2006; Kump, 2008).

2.1.3 Ciclos biogeoquímicos

Cuando hablamos sobre los gases de importancia metabólica en el capítulo anterior nos dimos cuenta que cada uno de los gases puede ser nutriente o desecho impulsando dos metabolismos opuestos y complementarios, como en el caso de los nitrificantes y desnitrificantes; o en los oxidantes de azufre y reductores de azufre. 

Debido a que las bacterias conforman la mayor parte de la biomasa terrestre, su emisión o absorción de gases influye fuertemente en los ciclos biogeoquímicos y por lo tanto en el clima del planeta, así como en la composición de su atmósfera (Cao, Marshall, & Gregson, 1996; Casper, Maberly, Hall, & Finlay, 2000; Conrad, 1988; Galloway et al., 2004; Raich & Potter, 1995; Whalen, 2005).

2.2 Hongos

Con el curso de la evolución los hongos se han diversificado en una amplia variedad de hábitats, diferentes especies en diferentes condiciones, y por lo tanto con diferentes requisitos para el intercambio de gases. Sin embargo, los hongos han heredado de los eucariotes primitivos una limitante, sus rutas metabólicas, por lo tanto, los hongos, así como los demás eucariotas estarán limitados a las rutas metabólicas en las que el oxígeno, el dióxido de carbono, el vapor de agua y el nitrógeno son importantes.

2.2.1 Oxígeno

Al igual que las bacterias los hongos presentan amplia gama de relación con el oxígeno, por lo general en asuencia de oxígeno los hongos fermentan, pero no es tan simple. Los hay:

2.2.1.1 Aerobios estrictos

Solo viven sui hay oxígeno para la respiración celular aeróbica.

2.2.1.2 Fermentadores facultativos

Pueden respirar metabólicamente con o sin oxígeno.


2.2.1.3 Fermentadores estrictos pero aerobios facultativos

No usan el oxígeno, pero pueden vivir en su presencia

2.2.1.4 Anaerobios estrictos.

Se mueren en presencia de oxígeno.

2.2.2 Dióxido de carbono

El dióxido de carbono es el gas compañero del oxígeno, o de cualquier respiración celular. Debido a que los hongos son heterótrofos producen dióxido de carbono como material de desecho, tanto en la ruta aeróbica como en la fermentativa (Karp, 2013a).

2.2.3 Otros gases

Los hongos producen una amplia variedad de compuestos gaseosos que pueden liberarse y diluirse fácilmente o acumularse dependiendo de las restricciones al contacto con el ambiente externo. Algunos gases somo el eteno son producidos como un mecanismo de patogenicidad de hongos que infestas vegetales, este gas acelera la maduración y sobremaduración de la fruta, facilitando la infección del hongo (Carlile, Watkinson, & Gooday, 2001).

2.2.4 Fijación de nitrógeno

Un clásico de la biología del siglo XX fue clasificar a los hongos como organismos capaces de fijar el nitrógeno molecular, sin embargo con el transcurso de los años se ha mostrado que esta afirmación no es tan concluyente. Varios autores sostienen que los hongos son incapaces, así como los demás eucariotes de fijar el nitrógeno inertede la atmosfera para usarlo en la formación de aminoácidos (Carlile et al., 2001).


Sin embargo hay una asociación fisiológica entre los hongos y la fijación del nitrógeno, después de todo las leguminosas tienden a formar simbiosis con los hongos en estructuras radiculares llamadas micorrizas, las cuales dan cuenta de la fijación del nitrógeno molecular (Atangana, Khasa, Chang, & Degrande, 2014; Kucey & Paul, 1982; Smith & Daft, 1977), así que ¿Qué pasa aquí?

La respuesta es por demás bastante simple, simbiosis, ya sea externa o interna. Las micorrizas arbusculares en efecto suministran nitrógeno desde la atmósfera, y en efecto los hongos que allí viven suministran nutrientes vitales a la planta como el fosfato a cambio de azúcares y grasas fotosintetizados, sin embargo el nitrógeno fijado no proviene del hongo mismo sino de endobacterias (Kneip, Lockhart, Voß, & Maier, 2007), endosimbiótes que viven al interior del hongo del mismo modo que las mitocondrias y los cloroplastos viven en el interior de otros eucariotes como endosimbiotes (Kurup & Kurup, 2012).

De este modo los hongos foijan el nitrogeno y se lo pasan al hongo y este a su vez se lo pasa a la plantam creando un ejemplo de simbiosis triple.

2.2.5 Ventilación

La ventilación de los hongos y la perfusión son el mismo proceso ya que sus tejidos no están confinados, la zona alimenticia llamada micelio está compuesta por filamentos celulares que están en contacto con la microatmósfera en la que vivan, por lo que su transporte de gases al igual que en las bacterias se da por transporte pasivo.

El intercambio de gases de los hongos no es muy complejo, y al igual que las bacterias se basan en el transporte pasivo. Sin embargo cada microambiente en el que habitan puede llegar a tener condiciones atmosféricas independientes. Por ejemplo, un ambiente poco ventilado en el que ya existan algunos aerobios facultativos tenderá a poseer una presión parcial de oxígeno más baja que el estándar del 21% (Carlile et al., 2001). 

2.3 Protistas

Todo lo que se mencionó para los hongos aplica para los protistas, puesto que la mayoría viven en colonias poco complejas donde los gases fluyen con gran libertad, y cuando las condiciones se tornan desfavorables simplemente, y al igual que los hongos, crean estructuras sexuales reproductivas y esporas que son emitidas a otros lugares para colonizar. Algunos protistas poseen cloroplastos por lo que también pueden hacer fotosíntesis y emitir oxígeno molecular como desecho (Brusca et al., 2003).

No hay comentarios:

Publicar un comentario