Las bacterias también engordan

El cuerpo humano tiene dos reservas de energía: el glucógeno y la grasa. El glucógeno es una reserva de energía de corta duración, está compuesto de polímeros de glucosa que cuando se necesitan se liberan y la glucosa entra en el ciclo de Krebs donde se “quema” (oxida) liberando energía. Las grasas es una reserva de energía de larga duración. Podemos vivir de las reservas de nuestras grasas durante mucho tiempo sin necesidad de recurrir a otro alimento

Un dromedario puede durar hasta semanas sin digerir comida alguna, ya que se "alimentan" de la grasa acumulada en su joraba. En la fotografía se observa un dromedario que ha consumido sus reservas de grasa acumuladas en la joroba. Fuente: National Geographic y Wikifaunia.

Nuestro metabolismo no sabe convertir la grasa en glucosa. La glucosa si que entra rápidamente en la glucolisis generando ATP. Sin embargo, nuestro metabolismo si sabe cómo convertir glucosa en grasa. Si comemos hidratos de carbono en exceso, los azúcares se convierten en grasa que se acumula en los adipocitos (células especializadas en las que el 80% de su contenido es grasa) del tejido adiposo. Sin embargo, sí que puede convertir la grasa directamente en ATP, primero oxidando los ácidos grasos hasta tener acetil coenzimaA que si puede entrar en el ciclo de Krebs liberando ATP. Un subproducto de esta reacción son los cuerpos cetónicos. La mayoría de las células pueden usar algunos cuerpos cetónicos como energía, en concreto el acetoacetato y el ß-hidroxibutirato. El corazón y el hígado funcionan mejor con los cuerpos cetónicos que con la glucosa. El cerebro puede funcionar perfectamente sin glucosa y consumir cuerpos cetónicos. Otro subproducto del metabolismo de las grasas es la acetona, que no se puede usar como energía y el cuerpo elimina por la orina. Las personas con dietas pobres en carbohidratos (culturistas) suelen tener aliento con olor a acetona.

Muchos microorganismos en determinadas circunstancias almacenan tambien materiales de reserva. Es decir, la energía sobrante la acumulan como hacemos los humanos con las grasas. En el caso de las bacterias se trata de sustancias tales como: polisacáridos, lípidos, polifosfatos y azufre. Esto sucede cuando las sustancias de partida se encuentran en el medio, pero el crecimiento está limitado por la falta de nutrientes determinados o por la presencia de inhibidores.
Los materiales de reserva se encuentran en la célula en forma osmóticamente inerte. Cuando es necesario, vuelven a ser metabólicamente activos y sirven como fuente de carbono y energía, prolongando la vida bacteriana en ausencia de aportes externos o bien permitiendo la formación de esporas.

Polisacáridos
Entre los polisacáridos de reserva se han identificado (por su reacción con la solución de Lugol) moléculas de almidón (color azul) y glucógeno (color pardo), recuerde que a diferencia de los polisacáridos de la pared celular el monómero en este caso es alfa-D-glucosa y los enlaces en el polímero son alfa 1-4 glicosídicos. Una molécula similar al almidón distribuida en forma de pequeños gránulos se ha encontrado en Clostridium y se la denomino "granulosa". La presencia de glucógeno se ha demostrado en hongos, (entre ellos en levaduras), y enterobacterias (Salmonella, Escherichia etc.).
Se presentan como gotitas o gránulos teñibles con el colorante Sudan Black B (y toman por ello el nombre de "sudanófilos"). En muestras sin teñir, observando con el microscopio óptico, se reconocen por su gran refringencia.
En muchas bacterias están compuestos por un poliéster: el ácido poli-beta-hidroxibutírico (PHB),entre ellas las aeróbicas, las cianobacterias y en las fotótrofas anaeróbicas.

Célula con PHB como ( Glóbulos grandes dentro de la célula)

Se acumula cuando las bacterias entran en la vía fermentativa del metabolismo y se reutiliza como fuente de energía en el metabolismo aeróbico.
Se han encontrado, además, polímeros semejantes en los cuales intervienen también el ácido propiónico o el beta hidroxivaleriano, estos materiales obtenidos de cultivos de microorganismos están siendo utilizados como materia prima en fabricación de envases por la característica (a diferencia del polietileno) de ser biodegradables.
Las levaduras y otros hongos almacenan lípidos en forma de grasas neutras, que en algunos casos (Candida, Rhodoturola) pueden constituir hasta un 80% del peso seco.
Las micobacterias pueden contener hasta un 40% de ceras (las ceras se componen de cadenas largas de ácidos grasos unidas a un polialcohol)

Polifosfatos
Se encuentran en forma de "gránulos" constituidos en su mayor parte por polifosfatos lineales tipo sal de Graham, las primeras observaciones se realizaron en Spirillum volutans, de allí el nombre de gránulos de volutina, que también se conocen como gránulos metacromáticos por el cambio de color en la tinción con colorantes como el azul de metileno. Estos polifosfatos permiten a la célula dividirse en ausencia de fosfato en el medio.

Azufre
Muchas bacterias, que viven en manantiales sulfurosos, oxidan sulfuro a sulfato almacenan azufre liquido en forma de esferas refringentes. El azufre pasa lentamente a la forma ortorrómbica.
Algunas bacterias (Thiobacillus) utilizan como fuente energética los compuestos reducidos del azufre llevándolos a sulfatos.
Algunas bacterias que como el Sulfolobus acidocaldarius, crecen en ambientes extremos como las fuentes termales ácidas ( crece a pH entre 2-3 y a temperaturas de 70 a 75 C), son capaces de oxidar el azufre elemental a ácido sulfúrico.
S-- + 2 O2-----> SO4 --
S + H2O + 1 1/2 O2------ > SO4 -- + 2 H+
S2O3-- + H2O + 2O2 --------> 2 SO4-- + 2 H+
Las bacteria rojas, fotosintéticas y anaeróbicas (Chromatium) utilizan SH2 como dador de hidrogeno.

Bacterias acidófilas de la mina de Touro (Coruña)

También se deposita azufre como producto de desintoxicación del SH2 del medio en las cianobacterias.
En las profundidades marinas, en los limites entre las placas tectónicas donde aflora agua a 350 ºC, minerales y abundante SH2; en los lugares donde el afloramiento entra en contacto con el agua fría del mar pueden crecer bacterias oxidadoras de S o SH2 que sirven de base alimentaria a moluscos, helmintos y cangrejos. Un tubícola Riftia pachyptila tiene un órgano adaptado para que vivan en forma simbiótica las bacterias oxidados del SH2. La sangre suministra SH2 y oxigeno al órgano y las bacterias los productos de síntesis necesarios para el tubícola.

Las bacterias y el hierro

 Formaciones bandeadas de hierro

Los mayores depósitos de hierro son las rocas férricas bandeadas, denominadas formaciones bandeadas de hierro (BIF). La deposición de estos óxidos de hierro tuvo lugar principalmente hace 2800 a 1600 millones de años. Hasta entonces el hierro liberado de las rocas magmáticas de los fondos marinos en forma de hierro ferroso se había acumulado en grandes cantidades en los mares, conjuntamente con otros iones reducidos (S2-, Mn2+). Al iniciarse la fotosíntesis oxigénica por las cianobacterias se oxidó el 

S2- a SO42- y el Fe2+ a Fe3+ 

Estos últimos son difícilmente solubles. Se produjeron precipitaciones de óxidos de hierro en grandes superficies allí donde las aguas profundas que contenían hierro entraron en contacto con aguas superficiales oxigenadas. En los BIF se intercalan capas de óxidos de hierro con capas de grava (de 0,2 a 2 mm de espesor). Se considera a esta estratificación como una consecuencia de los ritmos anuales de la fotosíntesis en las cuencas de sedimentación . Una vez consumada la oxidación del azufre y del hierro en las aguas marinas pudo empezar a enriquecerse la atmósfera de O2 (desde hace 1600 millones de años).

Formaciones de hierro bandeado en Australia

Los microorganismos participan en la movilización y precipitación del hierro en las rocas graníticas. La fracción azufrada de la pirita o de la marcasita es oxidada hasta ácido sulfúrico por Thiobacillus thiooxidans y T. ferrooxidans, de forma que el hierro pasa a la forma de sal ferrosa soluble y luego es oxidada por T. ferrooxidans hasta la sal férrica. Por neutralización del agua precipita el hierro férrico en forma de Fe(OH)3. Numerosos yacimientos de óxido de hierro muy puro son debidos probablemente a una lixiviación microbiana a lo largo de millones de años. En otros lugares participan con toda seguridad ácidos orgánicos (ácidos húmicos) en la solubilidad del hierro. La última oxidación de hierro ferroso a hierro férrico puede tener lugar biológicamente por las bacterias del hierro, como Gallionella o Siderocapsa (a pH neutros). El resultado de la transformaciones microbianas son las menas de hierro de los pantanos. Este hierro se localizaba en los lugares de drenaje de los pantanos. Allí viven estas bacterias adheridas a la superficie de rocas y vegetales muertos. Lo mismo que ocurre con los estromatolitos el hierro precipitado y las bacterias muertas van formando depósitos de hierro llamado limolitas o hierro de los pantanos.