Metabolismo de los fosfatos

Metabolismo del fósforo

Introducción al metabolismo del fósforo

El fósforo es un componente esencial de la nutrición bacteriana, que desempeña un papel importante en el metabolismo celular. Este elemento químico es un componente de los aminoácidos y ácidos nucléicos, fosfolípidos, lipopolisacáridos, cofactores importantes de nucleótidos (que están involucrados en el transporte de energía ymuchos otros procesos catalíticos), y algunas proteínas, en la que el fósforo se incorpora a través de modificaciones postraduccionales. Las bacterias satisfacen sus necesidades de fósforo a través de la asimilación de los diferentes compuestos que contienen fósforo. La asimilación consiste en dos etapas primarias, el transporte de dichos compuestos en las células y la incorporación del fósforoal ATP. La fuente de fósforo preferible en las bacterias es el fosfato inorgánico (Pi), que, dependiendo de su concentración en el medio, entra en una célula con la ayuda de diversos sistemas de transporte. Cuando hay Pi extracelular en exceso, se transporta al interior de la célula por el llamado Pit (fosfato inorgánico de transporte) del sistema. Pero bajo condiciones de limitación de fosfato,Pi es transportado por el sistema Pst (fosfato específico transporte) 4.
Debido a que Escherichia coli es una de las bacterias más estudiadas para todo tipo de cuestiones, se han establecido sistemas para estudiar el metabolismo del fósforo en este organismo por su fácil manejo. E. coli puede sintetizar todos sus componentes si se le suministra carbono, fosfato y nitrógeno. La mayoría de losprecursores metabólicos para los bloques de construcción son componentes fosforilados. Los bloques de construcción son polimerizados en macromoléculas las cuales son posteriormente ensambladas en estructuras funcionales, muchas de las cuales son fosforiladas 3.
Las bacterias poseen maquinarias más especializadas, los sistemas regulatorios de 2 componentes, los cuales permiten detectar y responder acambios ambientales. Los estímulos ambientales son traducidos en eventos de señalización conduciendo a la expresión de una respuesta altamente precisa. Uno de estos sistemas es el llamado PhoR/PhoB, el cual responde a variaciones ambientales en la concentración de fosfatos y controla la expresión de por lo menos 47 genes en Escherichia coli (Regulon Pho) 1.
En 1948, Monod comenzó a preguntarse siE. coli tenía un “sistema nervioso” capaz de señalizar información a la célula acerca de las condiciones externas de vida. Por ejemplo, ¿Cómo E. coli sabe que hay lactosa disponible para usar como fuente de carbono?, de una forma, el descubrimiento de la permeasa Lac contestó esta pregunta debido a que, como sabemos, E. coli responde rápidamente a variaciones externas mediante la síntesis deproteínas que modifican la expresión del genoma. Por ejemplo, el gen lacY es expresado inmediatamente después de la adición del inductor y la permeasa (producto de LacY) la cual es sintetizada para permitir el transporte del inductor (β-1,4-D-galactosidasa). Así podemos considerar a la membrana citoplasmática como el organelo sensorial de E. coli 3.
Las bacterias gram negativas como E. coli tienenuna membrana externa, la cual junto con una capa interna de mureína, le confiere a la célula rigidez y contiene poros formados por proteínas que permiten la difusión de muchas moléculas pequeñas como iones, aminoácidos y azúcares. La membrana interna es muy diferente en cuanto a permitir el acceso de nutrientes para ser concentrados al interior del citoplasma. Todas las membranas celulares permitena difusión libre de agua pero tienen proteínas acarreadoras que permiten formar canales o permeasas para la difusión o transporte activo de otros solutos hidrofílicos. El mecanismo también llamado difusión facilitada es utilizada principalemente por eucariotas, mientras que los procariotas utilizan sistemas de transporte activo el cual requiere de energía 3.

La disponibilidad ambiental del...