Los organismos toman de su ambiente
circundante los materiales que
son punto de partida para las reacciones anabólicas y los
convierten en constituyentes celulares, y estas sustancias del
ambiente utilizadas por los organismos para el catabolismo y el
anabolismo se denominan nutrientes. Los nutrientes pueden
dividirse en dos clases: 1) nutrientes necesarios, sin los cuales
una célula no
puede crecer, y 2) nutrientes útiles puro no
indispensables, que se utilizan cuando están presentes
pero que no son esenciales. Algunos nutrientes son los bloques de
construcción con los cuales la célula
construye macromoléculas y otras estructuras,
mientras que otros nutrientes sirven solamente como fuentes de
energía sin que sean integrados directamente en el
material celular; algunas veces un nutriente puede
desempeñar los dos papeles. A veces las sustancias
requeridas se dividen en dos grupos,
macronutrientes y micronutrientes, según si se requieren
en grandes o en pequeñas cantidades. Es fácil
detectar cuándo se requiere un macronutriente por el solo
hecho de que se requiere de él una gran cantidad. Pero los
micronutrientes son requeridos en cantidades tan pequeñas
que es imposible medir con exactitud la cantidad requerida;
ciertamente, no se puede ni siquiera sospechar que un
micro-nutriente particular está presente en un medio en el
que el organismo está en crecimiento.
La versatilidad nutricional de los microorganismos es
impresionante. Algunos microbios son capaces de utilizar una
amplia variedad de materiales naturales e incluso pueden utilizar
materiales hechos por el hombre. En
cambio, hay
microorganismos tan restringidos en sus capacidades de biosíntesis que deben ser aprovisionados
con muchos constituyentes celulares preformados. En el resto de
este capítulo estudiaremos algunas de las vías
clave por las que los microorganismos toman nutrientes y los
convierten en constituyentes celulares. También se
aclararán los contrastes entre las reacciones
enzimáticas implicadas en el catabolismo y las implicadas
en el anabolismo. Puesto que los hidratos de carbono, los
ácidos
grasos, los aminoácidos y los nucleótidos son los
constituyentes celulares dominantes, nuestro estudio se
centrará sobre estas sustancias.
1.2. PROCESOS
GENERADORES DE ENERGIA.
La respiración aeróbica implica
reacciones que suministran energía y que dependen del
oxigeno. Si el
substrato es un azúcar
simple y se le extrae el máximo de energía,
obtenemos el proceso
representado en la siguiente reacción:
C6H12O6 + 6 02
6 CO2 + 6 H2O
y, además, probablemente se formen cerca de 38
moléculas de ATP. Todos los átomos de
hidrógeno son removidos y reaccionando con el oxigeno
forman agua, que es
otro producto
microbiano. Los átomos de carbono son separados uno del
otro y adheridos al oxigeno con el fin de producir dióxido
de carbono que es otro producto microbiano.
Este es el ejemplo clásico de la
respiración aeróbica, dado que se verifica en
animales y en
una variedad de microorganismos y plantas. En vista
de que el oxigeno desempeña
Tabla 1.2-1
RESPIRACIÓN AERÓBICA COMPARADA CON LA
COMBUSTIÓN
Oxidación completa de un
carbohidrato
Fuera de la célula — COMBUSTIÓN Dentro de la célula
— RESPIRACIÓN
AEROBICA
Proceso llamado respiración
aeróbica.
un papel
prominente debido a que reacciona con los átomos de
hidrógeno y de carbono se reconoce a esta reacción
como oxidación. La misma reacción general se
verifica si el azúcar se quemara en presencia del aire. Al
quemarse, la energía de activación es provista por
el calor de la
flama y la reacción sigue su curso rápidamente con
la evolución de luz y
calor.
Dentro de la célula, el proceso se lleva a cabo a
través de pequeñas secuencias, cada una catalizada
por una enzima y con la producción de ATP( adenosina –
trifosfato), en ciertas etapas. De esta manera, la energía
química
disponible se convierte en luz y calor por medio de una
combustión que se utiliza en la formación de ATP en
la oxidación celular. Las células no
son completamente eficientes en el uso de la energía y
producen algo de calor más el ATP correspondiente. En la
Tabla 1.2-1 se presenta una comparación de los dos tipos
de oxidación.
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