Xavier Serrat Castillo
Blanca García Galindo
INTRODUCCIÓ
L’evolució permet a la vida obrir-se
pas fins a les condicions més adverses del planeta Terra. I en aquest sentit,
els microorganismes destaquen pel que fa a l’adaptació a aquestes condicions.
Els bacteris i els arqueus han desenvolupat maneres de sobreviure als ambients
més extrems de temperatura, pH, pressió i altes concentracions de soluts entre
d’altres.
OSMOSI
L’osmosi1 és un
tipus de transport passiu en el qual només les molècules d'aigua són
transportades a través de la membrana. L'aigua té una tendència natural a
equilibrar les concentracions de substrat, és a dir, es mou des d'un punt on hi
ha menys concentració de substrat a un altre on n'hi ha més per igualar-les.
Això implica que l’osmosi variarà segons el medi al qual es trobi el
microorganisme, i això pot provocar-li problemes de pressió osmòtica.
En un medi isotònic, la
concentració de substrat extracel·lular i la concentració intracel·lular són
similars, per tant no hi ha problemes d'osmosi.
En un medi hipotònic, en
canvi, la concentració de substrat fora de la cèl·lula és molt inferior,
l'aigua tendirà a entrar a dins l'organisme i acabarà llisant-lo.
En un medi hipertònic la
concentració de substrat és més gran a fora de la cèl·lula, i això provocarà
que l'organisme es deshidrati i mori per plasmòlisi* (crenació).2
*En grampositius
es produeix una plasmòlisi autèntica (retracció de la membrana citoplasmàtica
respecte la paret rígida suprajacent), mentre que en gramnegatius no existeix
autèntica plasmòlisis, perquè la paret cel·lular i la membrana citoplasmàtica
es retrauen al mateix temps.
Figura 1. Osmosi. Difusió
d'aigua en cèl·lules per efecte de la pressió osmòtica.
ELS
OSMOPROTECTORS
Hi ha microorganismes osmòfils,
que poden viure en condicions extremes d'estrès osmòtic on les concentracions
de sucres o sals són elevades.3
En els osmòfils en medis hipotònics,
la paret cel·lular fa tot el paper: la seva rigidesa oposa l’entrada d’aigua.
Els osmòfils hipertònics poden viure
en condicions d’elevada concentració de solut gràcies a unes molècules
anomenades osmòlits.
Aquestes petites molècules
osmoprotectores poden ser alcohols, sucres o aminoàcids, i són solubles en la
solució citoplasmàtica. Quan la cèl·lula s'infla per la pressió osmòtica, els
canals de la membrana s'obren i deixen passar els osmòlits, encarregats de
transportar l'aigua i restaurar el volum cel·lular normal. Com que els
osmoprotectors són compostos no tòxics es poden acumular fins a nivells
significatius sense alterar el metabolisme.
Figura 2. Esquema del
funcionament dels osmoprotectors.
Així, un organisme osmòfil halòfil
(tolerant a la sal) o sacaròfil (tolerant al sucre) pot evitar problemes
de pressió osmòtica sintetitzant osmoprotectors.4
A més, per evitar aquesta diferència
de concentracions també fan servir un altre mecanisme: bombejar ions a
l’interior, normalment K+ o Na+. Així estabilitzen la
paret cel·lular, i mantenen els sistemes de transport i l’activitat dels
ribosomes i enzims.
Hi ha poca informació disponible
sobre les diferències entre les característiques dels organismes tolerants a la
sal i els tolerants al sucre, i quins mecanismes estan implicats en aquesta
tolerància. Segons Ingram (1957) hi ha tres tipus d'organismes segons la seva
tolerància a diferents concentracions de substrat, sigui sal o sucre: els intolerants,
els facultatius i els obligats. Aquesta característica pot variar
depenent de la temperatura: hi ha més dependència al substrat a major
temperatura d'incubació, i més intolerància a menor temperatura.
Els arqueus halòfils extrems tenen
la propietat de sintetitzar ATP en presència de llum però sense intervenció de
pigments clorofíl·lics (no és una fotosíntesi). Els halòfils extrems manquen de
clorofil·les i bacterioclorofil·les, però en condicions de baixa quantitat
d’aire sintetitzen i insereixen a les seves membranes la proteïna bacteriorrodopsina
(color porpra). Semblant a un carotenoide que absorbeix la llum i catalitza la
transferència de protons a través de la membrana plasmàtica. La bomba de
protons estimulada per la llum bombeja Na+ fora de la cèl·lula, per
l’acció d’un sistema antiportador H+/Na+ i provoca la
incorporació d’una varietat de nutrients.
CONCLUSIONS
Els halobacteris s’han adaptat
perfectament d’aquesta manera al seu medi amb una concentració altíssima de
NaCl. Els microorganismes responen a l’estrès osmòtic acumulant, principalment,
soluts compatibles, obtenint-los del medi o per biosíntesi. Aquestes molècules,
osmòticament actives, conserven la pressió de turgència positiva necessària per
a la divisió i supervivència cel·lular. La diversitat de soluts compatibles és gran,
però es divideix en unes poques categories químiques essencials; són molècules
orgàniques normalment petites, com els aminoàcids, sucres i alcohols. Alguns
són àmpliament distribuïts en la natura, mentre que d’altres sembla que siguin
presents exclusivament en grups específics d’organismes.
Referències
bibliogràfiques
Llibres
-T. Madigan, Michael i M. Martinko,
John i Parker, Jack. Brock: Biología de los Microorganismos. 8ª ed.
Prentice Hall,
1998.
-E. Emil, Marcel Mrak, George
Franklin Stewart, C.O. Chichester. Advances in food reasearch, Volume 12.
Academic Press, 1964.
Llocs web
1) Osmosis y presión osmótica. Data de consulta
1/3/2013
2) Bras del Port. 2004. Data de consulta 27/2/2013
3) Ciencia NASA: Secretos
de un superviviente de agua salada. 2004. Data de
consulta: 6/3/2013
4) Muy interesante: ¿Ha vida
en el Mar Muerto? 2000. Data de consulta: 8/3/2013
5) Agentes físicos: Efectos
de los factores ambientales sobre los procariotas. Data de consulta: 2/3/3013
6) Curiosidades de la
Microbiología: la sal de la vida. 2009. Data de consulta:
4/3/2013
7) Estrategias de
adaptación de microorganismos halófilos y Debaryomyces hansenii. Data de
consulta 16/4/2013
Vídeo: com funciona
l’osmosi
http://highered.mcgraw-hill.com/sites/0072495855/student_view0/chapter2/animation__how_osmosis_works.html
El contingut del bloc és correcte, sense errors, i el fil conductor permet anar avançant d'un tema a un altre, però caldria ordenar-lo i sobretot estructurar-lo millor, amb apartats i subapartats i possiblement també algunes frases que els vagin lligant per tal de fer més fàcil de seguir aquest fil conductor. En alguns aspectes caldria aprofundir una mica més, sobretot quan arriba el moment d'explicar les diferents estratègies (osmòlits, bombeig d'ions, ...) i els avantatges que els comporten cadascuna d'elles. Pel que fa als arqueus halòfils fotosintètics, ja està bé comentar-ho però no deixa de ser una anècdota sense massa relació amb la capacitat de resistir les condicions de salinitat elevada. Finalment, caldria que homogeneïtzéssiu el text des d'un punt de vista formal i que aprofitéssiu més els recursos que teniu a l'abast a internet, i que us afavoreix aquest tipus de format del bloc.
ResponderEliminarPer cert, us falta indicar els noms dels autors del bloc
ResponderEliminarComentario evaluable:
ResponderEliminarSe menciona que la proteína bacteriorrodopsina se encarga de absorver la luz y crear una bomba H+/Na+. ¿Con qué finalidad se hace esto? ¿Es para sintetizar ATP tan sólo o tambien como se menciona, para incorporar nutrientes?
Muchas gracias
La bacteriorrodopsina és una proteïna que funciona quan hi ha poc oxigen i nutrients al medi. Quan aquests dos substrats estan al medi, el bacteri fa la respiració oxigènica. Pero quan manquen, s'inicia un mecanisme de transport de protons impulsat per la llum a la bacteriorrodopsina, que fa funcionar l'ATPasa i permet l'incoporació de nutrients, com està indicat a l'ultim apartat de "ELS OSMOPROTECTORS".
EliminarAvaluable:
ResponderEliminarSabeu si aquests tipus d'organismes tenen alguna alplicació biotecnològica? i quan digueu que també hi ha un altre mecanisme per evitar aquesta diferència de concentracions, a part dels osmoprotectors, és a dir, bombejar ions a l’interior (K+ o Na+), quin dels dos mecanismes és més eficaç o utilitzen amb més freqüència?
Molt interessant! Gràcies
Alex Fernández Baena
Tenen algunes aplicacions biotecnològiques com l'utilització de les vesícules de gas per la separació, presentació d'antígens i desenvolupament de vacunes o crear plantes transgèniques resitents a la sal. El mecanisme dels osmoprotectors i la bomba K+ Na+ són ambdós eficaços i s'utilitzen a la vegada ja que son complementaris. Els osmòlits fan fora l'aigua que entra a la cèl·lula recuperant la mida original i la bomba estabilitza la concentració d'ions (estabilitza la membrana).
EliminarComentari avaluable:
ResponderEliminarM'ha agradat molt el blog i trobo que s'entén molt bé. Només tinc una curiositat, quan parleu dels osmoprotectors dieu que es troben tant a halòfils com a sacaròfils. Aquests osmoprotectors difereixen en alguna cosa (morfològicament, químicament...) entre aquests dos grups de microorganismes? I una altra pregunta, dieu que a major temperatura d'incubació són més depenents al substarat, però sabeu el per què?
Moltes gràcies,
Marina Carrasco Vila
L'osmoprotector pot ser diferent segons el grup de bacteris, més que segons si és la sal o el sucre el que provoca els problemes d'osmosis. Entre els més importants, els estafilococs i salmonella utilitzen prolina, els cianobacteris normalment betaïna, els enterobacteris ectoina, i E.coli utilitza colina.
EliminarEn va demostrar en un experiment, que a mesura que a temperatures més altes els organismes es tornaven més dependents del substrat, i passaven de ser facultatius a obligats. Això es pot explicar degut a que una pujada de temperatura provoca un augment de la seva activitat metabòlica, i per tant un ascens de la necessitat dels requeriments pel seu metabolisme.