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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