Obtención
de Materiales
Todos los
seres vivos están constituidos por los mismos materiales tanto
en elementos químicos como en compuestos.
Los seres
vivos, aunque sean completamente diferentes, tienen una composición
química muy semejante
Los seres
vivos son mayoritariamente agua (70-90%) con sales minerales y compuestos
orgánicos.
La mayoría
de los compuestos orgánicos son macromoléculas formadas
por unión de moléculas de menor tamaño.
Las macromoléculas
son propias de cada especie. Sin embargo sus monómeros son
comunes a todos los seres vivos. Compartimos los mismos 20 aminoácidos,
8 nucleótidos y unos cuantos monosacáridos y lípidos
sencillos.
| Compuesto |
|
|
| Inorgánicos |
Agua |
H2O |
|
Sales |
Cl-
Na+ K+ Ca++ Mg++ CO3-- PO4---.... |
|
| Orgánicos |
Proteínas
|
Polímeros
de aminoácidos |
- Elementos funcionales.
- Estructurales
en animales
|
Polisacáridos |
Polímeros
de monosacáridos |
- Elementos estructurales
- Reserva de energía
|
Lípidos |
Moléculas
orgánicas complejas |
- Estructurales
(membranas) .
- Reserva de energía
|
Ácidos
Nucléicos |
Polímeros
de nucleótidos |
|
Otros
. |
Muy
variables |
Variable
|
Las proteínas
son máquinas celulares, realizan casi todas las funciones
de las células (reacciones químicas, transporte de
membrana, contracciones, estructuras como microtúbulos, microfilamentos,
flagelos bacterianos...., mensajeraos celulares, defensa interna,
y muchísimas más)
Los polisacáridos
forman estructuras celulares (paredes de plantas, hongos y algunos
protistas), señales de reconocimiento celular y reserva de
energía, glucosa(monómero) almacenada en glucógeno,
almidón y otros polímeros)
Los lípidos
forman las membranas celulares (fosfolípidos y colesterol),
son reservas ricas en energía (triglicéridos) y algunos
son moléculas mensajeras.
Los ácidos
nucléicos guardan (ADN) y transmiten y regulan (ARN)
la información celular. En ellos está el mensaje de
la secuencia de aminoácidos de las proteínas.
Son como los planos para hacer las máquinas (proteínas)
que construyen y hacen que funcionen las células.
Existe todo
otro grupo de moléculas orgánicas muy variables
Las plantas y los hogos
son más ricos en polisacáridos pues son los componentes
principales de las paredes de sus células
Los animales son más
ricos proteínas, pues muchas de sus estructuras son proteínicas
y a veces tienen numerosas células musculares ricas en proteínas
contráctiles.
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Obtención
de Energía
La energía en los
seres vivos es necesaria para :
Síntesis
de compuestos orgánicos
Las grandes moléculas
que forman las células son ricas en energía química.
Están formadas por moléculas menores a las que hay
que proporcionar energía para conseguir su unión química.
Cada célula ha de fabricar sus propios polímeros.
Especialmente importantes
desde el punto de vista de gasto energético son la síntesis
de proteínas en todas las células y las de polisacáridos
estructurales en células con cubierta de estos elementos.
Transporte
de sustancias
Las células han
de trasportar sustancias por las membranas y dentro de la célula
Las membranas dejan pasar
solo moléculas de pequeño tamaño.
Son nutrientes, iones, sustancias mensajeras o desechos del metabolismo
En el transporte activo (contra gradiente de concentración)
a través de las membranas se ha de gastar energía
También gasta
energía el transporte de orgánulos dentro de la célula
Movimientos
Muchas células
son móviles.
El movimiento lo realizan de diversas maneras
- por orgánulos especializados (cilios y flagelos)
- por contracciones (musculares y otras)
- por crecimiento interior del citoesqueleto (microtúbulos)
Ver capítulo de
funciones de relación
Estos movimientos consumen
energía celular. En ocasiones en grandes cantidades.
Cada tipo celular tiene
unos requerimientos energéticos diferentes en estos aspectos.
Por
ejemplo una célula animal muscular gasta mucho en movimiento,
una neurona o una célula del epitelio intestinal mucho en
transporte y una célula endocrina o inmunitaria mucho en
síntesis de compuestos
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Tipos de metabolismo
De las múltiples
maneras de las que pueden las células nutrirse destacan como
más importantes la manera en la que obtienen la energía
y la que obtienen el Carbono para sus compuestos orgánicos.
| Tipos
de metabolismo |
| Fuente
de Energía |
Luz
|
Fototrofo |
| Química |
Quimitrofo |
| Fuente
de Carbono |
Inorgánico |
Litotrofo o Autótrofo |
| Orgánico |
Organotrofo o Heterótrofo |
| Uso
de oxígeno molecular |
Si |
Aerobio |
| No |
Anaerobio |
Estos tipos de metabolismos
determina posibles tipos principales de nutrición.
| Tipos
generales de nutrición |
| |
Fuente
de energía |
| Luz |
Reacciones
Químicas |
| Fuente
de Carbono |
Inorgánica |
Fotolitotrofo |
Quimiolitotrofo |
Bacterias
fotosintéticas
Cianobacterias
Algas
Plantas (cél Fotosintéticas) |
Bacterias
Quimioautótrofas
Arquéas Quimioautótrofas |
| Orgánica |
Fotoorganotrofo |
Quimioorganotrofo |
Bacterias
fotoorganotrofas
Arquéas fotoorganotrofas
Algas y protistas mixótrofos |
Bacterias
heterotrofas
Protistas protozoos
Hongos
Animales
Plantas (cél no fotosintéticas) |
Los fotolitotrofos
toman energía de la luz y materia inorgánica
Son las bacterias fotosintéticas
(que realizan fotosíntesis sin despremndimiento de oxígeno),
las cianobacterias algas y plantas que reducen materia inorgánica
a partir del agua con desprendimiento de O2
Los quimiolitotrofos
sacan su energía de reacciones químicas (generalmente
oxidaciones de determinadas moléculas) y toman
materia inorgánica para formar sus compuestos
Son pocos organismos
procariotas los que poseen este tipo de metabolismo.
Los fotoorganotrofos
toman energía de la luz y materia orgánica
Lo tienen algunas bacterias
oceánicas muy abundantes (roseobacter) y algunas algas y
protistas mixótrofos que son capaces de tomar materia orgánica
y realizar foto´sintesis por si mismas o utilizando los orgámulos
fotosintéticos de organismos depredados.
Los quimioorganotrofos
toman materia orgánica, parte la usan para sintetizar sus componentes
y parte para obtener energía.
Es un tipo de metabolismo
muy frecuente: Todos los animales y hongos además de muchos
protistas, bacterias y arquéas y las células no fotosintéticas
de las plantas.
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Rutas metabólicas
 |
Anabolismo
Conjunto de reacciones
que va de moléculas sencillas a moléculas más
complejas
Consume energía
pues las moléculas mayores tienen más enlaces ricos
en energía
|
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Catabolismo
Conjunto de reacciones
que va de moléculas complejas a moléculas más
sencillas
Produce energía
pues se rompen enlaces ricos en energía
La energía útil
obtenida es siempre menor que la misma ruta anabólica.
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Ejemplos
de nutrición de células
Célula
Fotolitotofa o Fotoautótrofa
Obtiene energía
de la luz
Con esta energía
es capaz de reducir CO2 a compuestos orgánicos. Los H
necesarios los obtiene del H2O desprendiendo O2
Con los compuestos
orgánicos sencillos y la energía de la fotosíntesis
obtienen compuestos celulares más complejos
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Célula
Quimioorganotrofa aerobia
Fuente limitada de
carbono
Toman alguna materia
orgánica, en el ejemplo glicerina, un compuesto orgánico
sencillo.
Parte de estos compuestos
los emplean en obtener energía quemándolos con
oxígeno y desprendiendo CO2 y H2O
El resto los emplea
para fabricar sus propios compuestos
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Célula
Qimioorganotrofa aerobia
Fuente amplia de carbono
Como en el caso anterior,
pero al disponer de elementos más complejos los toma
para ahorrar en fabricarlos
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Célula
Qimioorganotrofa anaerobia
Al no disponer de
oxígeno los compuestos orgánicos no pueden degradarse
completamente, han de excretarse compestos orgánicos
sencillos y se obtiene menos energía
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Célula
Qimioorganotrofa sin fuente de carbono
Recurre a sus reservas
energéticas en forma de polisacáridos triglicéridos
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Estos esquemas de metabolismo
son aplicables a células individuales o a organismos pluricelulares
completos.
Las plantas y algunas algas
tienen células fotolitotrofas, las que hacen la fotosíntesis,
y quimioorganotrofas , el resto. Por ello tiene que transportar sustancias
de unas a otras.
Las células animales
son todas quimioorganotrofas pero se especializan en diferentes funciones
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| Orgánulos
implicados en la nutrición celular |
Entrada de sustancias
en la célula
Sustancias de tamaño
pequeño
compuestos
inorgánicos, monómeros de macromoléculas...
Lo hacen a través
de proteínas de membrana específicas
Si es a favor de gradiente sin gasto de energía si es en
contra de gradiente de concentración por transporte activo
y con gasto energético.
La pared celular no impide
su acceso a la membrana
Todos lo litotrofos y
células con pared solo pueden tomar sustancias de pequeño
tamaño
Sustancias de gran tamaño
Macromoléculas,
fragmentos celulares, células...
Han de digerirse para
obtener moléculas de pequeño tamaño (nutrientes)
Puede ser digestión
extracelular:
- Se vierten enzimas
digestivos formados en el interior celular
(En eucariotas REPg -> Golgi -> Lisosomas -> membrana)
- Se digiere el cuerpo exteriormente
- Se absorben los nutrientes
Lo hacen muchas células
heterotrofas. Bacterias. Hongos. Animales con digestión
extracelular
Puede ser digestión
intracelular:
Fagocitosis.
- Se fija cuerpo a dsigerir a la mambrana.
- Se invagina la membrana. Se forma una vacuola dfigestiva
- Se vierten lisosomas con enzimas digestivos y proteínas
de membrana
- Se realiza la digestión.
- Se absorben los nutrientes
- Se vierten los reestos no digeridos por fusión de vacuola
cxon membrana plasmática
Lo hacen muchas células
heterotrofas sin pared. Protistas
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Obtención
de energía por la célula
Fototrofos
Obtienen energía
captando luz en lamelas fotosintéticas
- Lamelas de procariotas
- Cloroplastos de eucariotas
Quimiolitotrofos
Obtienen energía
de reacciones químicas. Muchas veces inorgánicas
- Generalmente en lamelas de procariotas (no hay eucariotas quimiolitotrofos)
Quimiorganotrofos
Obtienen energía
de reacciones químicas generalmente a partir de moléculas
orgánicas
Fermentación
Toman una molécula
orgánica y la convierten en otra de menor energía.
Es un proceso citoplásmico
Lo realizan muchas bacterias, arquea y eucariotas.
Respiración
Toman una molécula
orgánica y la oxidan con O2 produciendo CO2 y H2O. Se realiza
en la membrana de bacterias respiradoras o en mitocondrias de
eucariotas.
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