bioenergetica y metabolismo

BIOENERGÉTICA Y METABOLISMO
e1 metabolismo es una actividad celular muy coordinada en
la que muchos sistemas mullicnzimátieos (rutas metabóli- cas) cooperan para ( 1 ) obtener energía química a partir de la
captación de energía solar o degradando nutrientes ricos en energía obtenidos del ambiente, ( 2 ) convertir moléculas nu­
trientes en las moléculas características de la propia célula,in­
cluidos los precursores de macromoléculas, (3) polimerizar los
precursores monoméricos en macromoléculas: proteínas, áci­
dos nucleicos y poiisacáridos; y (4) sintetizar y degradar bio­
moléculas requeridas en funciones celulares especializadas,
tales como los lípidos de membrana, mensajeros intracelulares
y pigmentos.
Aunque el metabolismo abarca cientos de reacciones clil'e-
ientes catalizadas por enzimas, las rutas metabólicas centra­ les, nuestro foco de atención principal en la Parte II, son pocas
y son, además, notablemente similares en todas las formas de
vida. Los organismos vivos se pueden dividir en dos grandes
grupos según la forma química a través de la que obtienen car­
bono del medio. Los autótrofos (tales como las bacterias fo­
tosintéticas y lasplantas superiores) pueden utilizar dióxido de carbono de Ia atmósfera como única fuente de carbono, a
partir de la cual construyen todas sus moléculas carbonadas
(véase Fig. 1-5). Algunos organismos autotróficos, talos como
las cianobacterias, pueden utilizar también el nitrógeno atmos­
férico para generar todos sus compuestos nitrogenados. Los
heterótrofos no pueden utilizar el dióxido decarbono atmos­
férico y han de obtener carbono del ambiente en forma de mo­
léculas orgánicas relativamente complejas tales como la glucosa. Los animales multicelulares y la mayoría de microor­
ganismos son heterotróficos. Las células y organismos autotró­
ficos son relativamente autosuficientes, mientras que las
células y organismos heterotróficos, con su necesidad de car­ bono en formas máscomplejas, han de subsistir a partir de los
productos de otros organismos.
Muchos organismos autotróficos son fotosintéticos y ob­ tienen su energía a partir de la luz solar mientras que los orga­ nismos heterotróficos obtienen su energía de la degradación
de nutrientes orgánicos producidos por los autótrofos. En
nuestra biosfera, los autótrofos y los heterótrofos viven con­
juntamente enun gran ciclo interdependientc en el que los
organismos autotróficos utilizan el dióxido de carbono atmos­
férico para construir sus biomoléculas orgánicas, generando algunos de ellos en el proceso oxígeno a partir de agua. Los
heterótrofos, a su vez, utilizan los productos orgánicos do los
autótrofos como nutrientes y devuelven dióxido de carbono a
la atmósfera. Algtmas de lasreacciones de oxidación que pro­
ducen dióxido de carbono también consumen oxígeno, con-
virtiéndolo en agua. De este modo carbono, oxígeno y agua se
ciclan constantemente entre Los mundos hctcrotrófico y auto-trófico, con la energía solar como fuerza motriz de este pro­
ceso global (Fig. 1).
Todos los organismos vivos necesitan también una fuente
de nitrógeno, necesaria para la síntesis deaminoácidos, nucleó­
tidos y otros compuestos. Las plantas pueden, generalmente,
utilizar amoníaco o nitratos solubles como única fuente de ni­ trógeno, pero los animales vertebrados deben obtener nitró­
geno en forma de aminoácidos u otros compuestos orgánicos.
Sólo unos cuantos organismos, las cianobacterias y muchas es­ pecies de bacterias del suelo que viven simbióticamente en las
raíces dealgunas plantas, son capaces de convertir (“fijar") ni­ trógeno atmosférico (N 2) en amoníaco. Otras bacterias Qas bacterias nitrificantes) oxidan el amoníaco a nitritos y nitra­
tos, y otras convierten el nitrato en N^. Así, además de los ci­
clos globales del carbono y del oxígeno, en la biosfera opera un
ciclo del nitrógeno en el que se transforman enormes cantida­
des de nitrógeno (Fig....