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.

Elementos :

C O N H .
S P
Cl Na K Mg Ca

Compuestos :

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	Información genética
	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 plnatas, 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 (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.	Composición química de E. coli (bacteria) Tipo de compuesto % peso Especies Químicas Agua 70 1 Iones inorgánicos 1 12 Glúcidos 3 50 Lípidos 2 40 Prótidos 15 3000 ADN 1 1 ARN 6 1000 Metabolitos 2 500
	Composición química de un ser humano (animal) Tipo de compuesto % peso Especies Químicas Agua 62 1 Iones inorgánicos 6 12 Glúcidos 1 50 Lípidos 13 50 Prótidos 17 50000 ADN <1 46 ARN <1 30000 (?) Metabolitos 1 600

 

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) o por crecimiento interior del citoesqueleto (microtúbulos)
Ver capítulo de funciones de relación

Estos movimientos consumen energía celular. En ocasiones en grandes cantidades.

Cada tipo celulra 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

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 Autotrofo
	Orgánico	Organotrofo o heterotrofo
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	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

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.

 

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
	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.

 

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
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
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
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
Célula Qimioorganotrofa sin fuente de carbono Recurre a sus reservas energéticas en forma de polisacáridos triglicéridos

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 las fotosíntesis, y quimioorganotrofas , el resto. Por ello tiene que transportar sustancias de unas a otras.