Biologia de los microorganismos (149)

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M E T A B O L I S M O M I C R O B I A N O 107
Aunque la reducción del acetileno se considera una buena 
demostración de la fijación de N
2
, la prueba definitiva requiere 
un isótopo de nitrógeno, el 15N
2
, como marcador. Si se enri-
quece un cultivo o una muestra natural con 15N
2
 y se incuba, la 
producción de 15NH
3
 es una prueba firme de la fijación de nitró-
geno. No obstante, la reducción de acetileno es un método más 
rápido y sensible para medir la fijación de N
2
 y se puede usar en 
estudios de laboratorio de cultivos puros o estudios ecológicos 
de bacterias fijadoras de nitrógeno directamente en su hábitat. 
Para ello, se incuba una muestra, que puede ser de suelo, agua 
o un cultivo, en un matraz con HC‚CH, y más tarde se analiza
la fase gaseosa mediante cromatograf ía de gases en busca de la
presencia de H
2
C“CH
2
 (Figura 3.34).
MINIRREVISIÓN
 Escriba la ecuación igualada para la reacción catalizada por la 
nitrogenasa.
 ¿Qué es el FeMo-co y qué función tiene?
 ¿Qué utilidad tiene el acetileno en los estudios de fijación de 
nitrógeno?
reducidas durante la oxidación del piruvato (Figura 3.33). Ade-
más de electrones, la fijación de nitrógeno necesita ATP, que se 
une a la dinitrogenasa-reductasa y, tras su hidrólisis a ADP, dis-
minuye el potencial de reducción de la proteína. Esto permite 
a la dinitrogenasa-reductasa interaccionar con la dinitroge-
nasa y reducirla. Los electrones son transferidos de la dinitro-
genasa-reductasa a la dinitrogenasa de uno en uno, y cada ciclo 
de reducción requiere dos ATP. Por tanto, para la reducción de 
N
2
 a 2 NH
3
 son necesarias 16 moléculas de ATP (Figura 3.33).
Ensayo de la nitrogenasa: reducción de acetileno
Las nitrogenasas no son del todo específicas para el N
2
 y tam-
bién reducen otros compuestos con triples enlaces como el 
acetileno (HC‚CH). La reducción de acetileno por la nitro-
genasa es solo un proceso de dos electrones, y el etileno 
(H
2
C“CH
2
) es el producto final. No obstante, la reducción 
de acetileno a etileno proporciona un método fácil y rápido 
para medir la actividad de la nitrogenasa (Figura 3.34). Esta téc-
nica, conocida como ensayo de la reducción de acetileno, se 
usa mucho en microbiología para detectar y cuantificar la fija-
ción de nitrógeno.
Figura 3.34 Ensayo de reducción del acetileno para la actividad de la nitrogenasa en las bacterias fijadoras de nitrógeno. Los resultados muestran
que no hay etileno (C
2
H
4
) en el tiempo 0, pero su producción aumenta a medida que avanza el ensayo. La producción de C
2
H
4
 conlleva la correspondiente 
disminución de C
2
H
2
 que se va consumiendo.
)( CHHC H2C CH2
Nitrogenasa
Acetileno Etileno
Incubación
Registro del 
cromatógrafo 
de gases
Atmósfera, 10 % C2H2 en aire (aerobios) o 
10 % C2H2 en N2 o argón (anaerobios)
Muestreo periódico 
de la atmósfera e 
inyección en el 
cromatógrafo de gases.Vial cerrado con la
suspensión celular
2 h1 h
C2H2
C2H2 C2H2
C2H4
C2H4
Tiempo 0
2 H
U
N
ID
A
D
 1
Las células se componen principalmente de los 
elementos H, O, C, N, P y S. Los compuestos que se 
encuentran en las células se obtienen o se forman a 
partir de los nutrientes presentes en el ambiente. Los 
nutrientes necesarios en grandes cantidades se llaman 
macronutrientes, y los que se necesitan en cantidades 
muy pequeñas, como los elementos traza o los factores de 
crecimiento, son micronutrientes.
Los medios de cultivo suplen las necesidades 
nutricionales de los microorganismos y pueden ser 
definidos o complejos. Otros medios, como los selectivos, 
diferenciales o enriquecidos, se usan con fines específicos. 
Muchos microorganismos pueden cultivarse en medios de 
cultivo líquidos o sólidos, y los cultivos puros se pueden 
mantener si se utilizan técnicas asépticas.
Todos los microorganismos conservan energía 
procedente de la oxidación de compuestos químicos o de 
la luz. Los quimioorganótrofos usan compuestos orgánicos 
como donadores de electrones, y los quimiolitótrofos 
usan compuestos inorgánicos. Los organismos fotótrofos 
convierten la energía lumínica en energía química (ATP) y 
pueden ser fotótrofos oxigénicos o anoxigénicos.
IDEAS PRINCIPALES
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