Respiración anaerobia

Qué es la respiración anaerobia

El término lo acuñó Louis Pasteur en 1863, al publicar en las Comptes Rendus de la Academia de Ciencias de París el hallazgo de que la fermentación butírica escondía formas de vida capaces de crecer sin una molécula de oxígeno en el medio. Del griego an- (negación), aer (aire) y bíos (vida): literalmente, lo que vive sin aire.

Mecánicamente, el proceso se parece mucho más a la respiración aerobia de lo que su nombre sugiere. Emplea la misma maquinaria (citocromos, quinonas, proteínas con hierro y azufre) y genera ATP por el mismo principio de gradiente de protones, la fosforilación oxidativa. Lo único que cambia es la molécula que recoge los electrones al final de la cadena. Como ningún aceptor alternativo tiene un potencial de reducción tan favorable como el oxígeno, el rendimiento energético siempre queda por debajo del de la vía aerobia.

Qué aceptores utiliza

El más extendido en la naturaleza es el nitrato. Bacterias como Pseudomonas denitrificans lo reducen en varios pasos hasta nitrógeno gaseoso, un proceso llamado desnitrificación que devuelve nitrógeno a la atmósfera y cierra el ciclo del elemento. Muchas de estas bacterias son anaerobias facultativas: si hay oxígeno disponible, lo usan primero, y solo recurren al nitrato cuando este falta.

La reducción de sulfato es una habilidad mucho más rara, casi exclusiva del género Desulfovibrio y de algunas especies de Clostridium. A diferencia de las bacterias que reducen nitrato, estas son anaerobias estrictas: el oxígeno no es una alternativa, sino un veneno. Un tercer grupo, las arqueas metanógenas, reduce directamente el dióxido de carbono hasta metano; es la vía responsable del gas que se desprende en los sedimentos de humedales y en el aparato digestivo de los rumiantes.

Por qué no es lo mismo que fermentar

Aquí está la confusión más frecuente, y también la más persistente: en el habla corriente, y hasta en algunos libros de texto, se llama respiración anaerobia a cualquier obtención de energía sin oxígeno. No es correcto. La fermentación, la del músculo humano en esfuerzo intenso o la de una levadura en un mosto, no tiene cadena de transporte de electrones. El piruvato, o un derivado suyo, recibe directamente los electrones sobrantes de la glucólisis y se convierte en lactato, en etanol o en otro producto final, sin que medie ningún gradiente de protones ni ninguna fosforilación oxidativa.

La respiración anaerobia, en cambio, conserva intacta esa maquinaria; solo le falta el oxígeno como destino último. Es la diferencia entre no tener motor y tener un motor que funciona con un combustible peor. El metabolismo anaeróbico del músculo humano, descrito con detalle en su propia entrada, es en realidad un caso de fermentación láctica, no de respiración anaerobia en sentido estricto.

Preguntas frecuentes

¿Puede el ser humano realizar respiración anaerobia?

No. Las células humanas, cuando les falta oxígeno, recurren a la fermentación láctica, no a una cadena de transporte de electrones con otro aceptor. Ninguna célula eucariota conocida respira, en sentido estricto, sin oxígeno.

¿Qué tiene que ver esto con el ciclo del nitrógeno?

La desnitrificación, uno de los tipos de respiración anaerobia más comunes en el suelo, transforma nitrato en nitrógeno gaseoso. Es la vía por la que ese elemento vuelve a la atmósfera después de haber circulado por plantas, animales y microorganismos.

¿Y la metanogénesis, cuenta como respiración anaerobia?

Sí. El dióxido de carbono actúa como aceptor final de electrones y se reduce a metano. Es un caso particular, protagonizado por arqueas y no por bacterias, pero cumple la misma definición: cadena de transporte de electrones, aceptor distinto del oxígeno.

¿Por qué el sulfuro de hidrógeno huele a huevo podrido en las marismas?

Porque ahí abundan las bacterias sulfatorreductoras. Reducen el sulfato del agua de mar a sulfuro de hidrógeno como parte de su respiración, y ese gas es el responsable del olor característico del barro anóxico.

Referencias

1. Dicciomed, Universidad de Salamanca. Anaerobio, bia. Ver fuente.
2. Microbiologia.net. Quimioorganotrofía. Respiración anaerobia. Ver fuente.
3. Diccionario médico, Clínica Universidad de Navarra. Metabolismo anaeróbico. Ver fuente.
4. Diccionario médico, Clínica Universidad de Navarra. Respiración celular. Ver fuente.