Una bacteria celulolítica es una bacteria con la capacidad de lisar la celulosa en moléculas más simples, como la celobiosa y la glucosa .
La capacidad de degradar la celulosa es compartida por muchos géneros bacterianos , que pertenecen principalmente a Firmicutes , Bacteroidetes y Actinobacteria , incluidos los géneros Cellulomonas , Clostridium , Bacteriodes , Bacillus , Fibrobacter , Cytophaga , Prevotella , Butyrivibrio , Eubacterium , Ruminococcus . También hay bacterias celulolíticas en el phylum Spirochaetae .
Desde el punto de vista funcional, se pueden dividir en tres grupos: bacterias celulolíticas anaerobias, gran parte de las cuales son cercanas al género Clostridium , y que también incluyen Ruminococcus, Fibrobacter y Butyrivibrio ; bacterias celulolíticas aeróbicas con enzimas extracelulares pertenecientes al grupo Gram +, que incluye Cellulomonas ; el grupo de bacterias celulolíticas aeróbicas que desarrollan estrategias de deslizamiento de celulosa, como los géneros Cytophaga y Sporocytophaga .
Las bacterias celulolíticas degradan la celulosa mediante la síntesis de celulasas , que hidrolizan la celulosa en monosacáridos ( beta-glucosa ), oligosacáridos o polisacáridos. Existen varios tipos de celulasas, clasificadas según el sitio de hidrólisis de la molécula y según su modo de acción: endoglucanasas, exoglucanasas (incluidas celodextrinasas y celobiohidrolasas) y b-glucosidasa.
Su localización puede ser extracelular o de membrana. Las celulasas de membrana forman parte de complejos multienzimáticos, celulosomas, que incluyen dockerinas y cohesinas, asegurando la cohesión de todo el módulo de unión a carbohidratos , conectando el celulosoma a la celulosa y anclando proteínas, conectando el celulosoma a la membrana bacteriana. Las celulasas extracelulares son libres pero varias enzimas diferentes pueden ser necesarias sucesivamente para completar la celulólisis , estos complejos les permiten tener una alta concentración de proteínas caracterizadas principalmente por la hidrólisis de la celulosa.
Las celulasas extracelulares libres se encuentran en las bacterias aeróbicas, mientras que los celulosomas de membrana son típicos de las bacterias anaeróbicas, que se adhieren firmemente a su sustrato.
Dado que la celulosa es la molécula orgánica más abundante en la tierra, las bacterias celulolíticas juegan un papel crucial en los ciclos biogeoquímicos , principalmente en el ciclo del carbono .
Se han estudiado poco en suelos donde probablemente sean muy abundantes, sin embargo es bien conocida su importancia en el tracto digestivo de los animales.
La celulólisis puede tener lugar en condiciones aeróbicas y anaeróbicas . La celulólisis en condiciones anaeróbicas afecta del 5 al 10% de la celulólisis global y afecta al tracto digestivo de los animales, suelos y aguas anóxicas, turberas y sedimentos.
Las bacterias celulolíticas están presentes en el sistema digestivo de ciertos animales, como el rumen de los rumiantes , el estómago de los caballos y el ualabí , el tracto digestivo de ciertas especies de termitas . Desempeñan un papel importante en su nutrición al permitirles consumir sustratos poco digeribles como plantas herbáceas o madera. Desintegran la celulosa en carbohidratos simples que utilizan para su proliferación. La biomasa bacteriana así producida es luego digerida por el animal que las aloja. Más bien, el sistema digestivo de los rumiantes alberga bacterias anaeróbicas estrictas (en particular, Ruminococcus, Butyrivibrio y Bacteroides), mientras que el sistema digestivo de las termitas alberga más bacterias anaerobias o microaerófilas facultativas , cuyo género principal es Bacillus .
Las bacterias celulolíticas están involucradas en los procesos de fermentación que permiten la producción de café. Las celulasas de origen bacteriano también se utilizan en la industria textil y del papel o en la producción de biocombustibles de segunda generación. Las bacterias celulolíticas utilizadas en la industria pueden ser bacterias celulolíticas domesticadas u organismos modificados genéticamente , transformados para adquirir la capacidad de degradar la celulosa.