dissabte, 2 de gener del 2016

Investigadores desentrañan el antiguo misterio de por qué las células utilizan la fermentación

Físicos y biólogos pertenecientes a la Universidad de California, San Diego, podrían haber encontrado la respuesta a una cuestión casi centenaria: ¿por qué muchos organismos utilizan la fermentación a pesar de que parece un desperdicio a la hora de generar energía en lugar de emplear la respiración aeróbica, incluso cuando el oxígeno está fácilmente disponible?

El vino, la cerveza y el yogur se producen cuando los microorganismos convierten el azúcar en alcohol, gases o ácidos, pero este proceso de fermentación -que es utilizado por bacterias, hongos y otras células de crecimiento rápido para generar energía en ausencia de oxígeno- es una forma mucho menos eficiente de generar energía para las células que la respiración aeróbica.

Los biólogos han reflexionado sobre este enigma durante casi un siglo y lo han apodado el "efecto Warburg" en honor al biólogo celular ganador del Premio Nobel Otto Warburg, quien descubrió en la década de 1920 que las células cancerosas generan energía por la fermentación de la glucosa, generando una gran cantidad de desechos metabólicos como el ácido láctico.

En la revista 'Nature', estos científicos explican su trabajo, en el que examinaron los costos metabólicos de la síntesis de las enzimas y otros aparatos biológicos necesarios para la fermentación dentro de la bacteria 'E. Coli', así como los ahorros metabólicos de la generación de energía a través de la respiración aeróbica. De ésta forma, encontraron que el costo de la síntesis de proteínas necesarias para la respiración aeróbica anula los ahorros metabólicos conseguidos por ésta para las células de crecimiento rápido.


El grupo de científicos ha demostrado que las enzimas para la respiración son voluminosas y más lentas en comparación con las de la fermentación, por lo que se necesita sintetizar una gran cantidad de estas enzimas y atar una gran cantidad de ribosomas, para que la respiración se produzca en tasas sustanciales. Este es un costo importante porque el número de ribosomas es el factor limitante del crecimiento.

"Lo que descubrimos podría compararse a la diferencia entre la generación de energía por una fábrica de carbón frente a una planta de energía nuclear. Las fábricas de carbón tienen una eficiencia menor que las plantas de energía nuclear , pero son mucho más baratas de construir. Una fabrica de carbón puede ofrecer el 20% del abastecimiento de energía a una ciudad, y aun siendo menos eficientes, asumir el coste de construcción de otras fábricas puede ser mas sencillo que lograr la construcción de una planta nuclear, cuya eficiencia es más elevada, pero su costet ambien es mayor. Así que la decisión de qué camino elegir para la generación de energía depende de la disponibilidad de carbón y el presupuesto disponible para la construcción de plantas de energía", pone como ejemplo el director del estudio, Terry Hwa,profesor de Física y Biología en la Universidad de California en San Diego.


El coste de las enzimas de la respiración aeróbica son el doble de caras que las de fermentación. En el caso en que la célula se encuentre en condiciones óptimas de recursos, La creación de ribosomas aumentará, y con ello la síntesis de enzimas necesarias para la respiración, pero en el caso en el que los recursos sean limitados o la célula busque un rápido crecimiento, menos ribosomas estarán disponibles para la sintesis de enzimas y la fermentación será la via mas rápida de crecimiento.

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Esta información se puede relacionar con el tema 12 ( Metabolismo) del libro de biologia de 2º de Bachillerato