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Ciclo entre autótrofos y heterótrofos . Los autótrofos utilizan luz, dióxido de carbono (CO 2 ) y agua para formar oxígeno y compuestos orgánicos complejos, principalmente a través del proceso de fotosíntesis (flecha verde). Ambos tipos de organismos usan tales compuestos a través de la respiración celular para generar ATP y nuevamente formar CO 2 y agua (dos flechas rojas).

A heterotroph ( / h ɛ t ər ə ˌ t r oʊ f , - ˌ t r ɒ f / ; [1] de Ancient griegas ἕτερος heteros "otro" y τροφή Trophe "nutrición") es un organismo que no puede producir su propia alimentos, en lugar de tomar la nutrición de otras fuentes de carbono orgánico , principalmente materia vegetal o animal. En la cadena alimentaria, los heterótrofos son consumidores primarios, secundarios y terciarios, pero no productores. [2][3] Los organismos vivos que son heterótrofos incluyen todos los animales y hongos , algunas bacterias y protistas , [4] y muchas plantas parásitas . El término heterótrofo surgió en microbiología en 1946 como parte de una clasificación de microorganismos basada en su tipo de nutrición . [5] El término se utiliza ahora en muchos campos, como la ecología, para describir la cadena alimentaria .

Los heterótrofos pueden subdividirse según su fuente de energía. Si el heterótrofo usa energía química, es un quimioheterótrofo (p. Ej., Humanos y hongos). Si usa luz para obtener energía, entonces es un fotoheterótrofo (por ejemplo, bacterias verdes sin azufre ).

Los heterótrofos representan uno de los dos mecanismos de la nutrición ( niveles tróficos ), siendo el otro los autótrofos ( auto = yo, trofeo = nutrición). Los autótrofos utilizan la energía de la luz solar ( fotoautótrofos ) o la oxidación de compuestos inorgánicos ( litoautótrofos ) para convertir el dióxido de carbono inorgánico en compuestos de carbono orgánico y energía para mantener su vida. Comparando los dos en términos básicos, los heterótrofos (como los animales) comen autótrofos (como las plantas) u otros heterótrofos, o ambos.

Los detritívoros son heterótrofos que obtienen nutrientes al consumir detritos (partes de plantas y animales en descomposición, así como heces ). [6] Los saprótrofos (también llamados lisótrofos) son quimioheterótrofos que utilizan la digestión extracelular para procesar la materia orgánica en descomposición; el término más utilizado para describir hongos . El proceso se facilita con mayor frecuencia mediante el transporte activo de dichos materiales a través de la endocitosis dentro del micelio interno y sus hifas constituyentes . [7]

Tipos [ editar ]

Los heterótrofos pueden ser organótrofos o litótrofos . Los organótrofos explotan compuestos de carbono reducido como fuentes de electrones, como carbohidratos , grasas y proteínas de plantas y animales. Por otro lado, los litoheterótrofos utilizan compuestos inorgánicos, como amonio , nitrito o azufre , para obtener electrones. Otra forma de clasificar diferentes heterótrofos es asignándolos como quimiótrofos o fotótrofos . Los fotótrofos utilizan la luz para obtener energía y llevar a cabo procesos metabólicos, mientras que los quimiótrofos utilizan la energía obtenida por la oxidación de sustancias químicas de su entorno.[8]

Los fotoorganoheterótrofos, como las Rhodospirillaceae y las bacterias púrpuras sin azufre, sintetizan compuestos orgánicos utilizando la luz solar junto con la oxidación de sustancias orgánicas. Usan compuestos orgánicos para construir estructuras. No fijan dióxido de carbono y aparentemente no tienen el ciclo de Calvin . [9] Los quimiolitoheterótrofos como Oceanithermus profundus [10] obtienen energía de la oxidación de compuestos inorgánicos, incluyendo sulfuro de hidrógeno , azufre elemental , tiosulfato e hidrógeno molecular . Mixótrofos(o quimiolitótrofos facultativos) pueden utilizar dióxido de carbono o carbono orgánico como fuente de carbono, lo que significa que los mixótrofos tienen la capacidad de utilizar métodos tanto heterótrofos como autótrofos. [11] [12] Aunque los mixótrofos tienen la capacidad de crecer tanto en condiciones heterótrofas como autótrofas, C. vulgaris tiene una mayor biomasa y productividad de lípidos cuando crecen en condiciones heterótrofas en comparación con las autótrofas. [13]

Los heterótrofos, al consumir compuestos reducidos de carbono, pueden utilizar toda la energía que obtienen de los alimentos (y a menudo oxígeno) [14] para el crecimiento y la reproducción, a diferencia de los autótrofos, que deben utilizar parte de su energía para la fijación de carbono. [9] Tanto los heterótrofos como los autótrofos suelen depender de las actividades metabólicas de otros organismos para obtener nutrientes distintos del carbono, incluidos el nitrógeno, el fósforo y el azufre, y pueden morir por falta de alimentos que suministren estos nutrientes. [15] Esto se aplica no solo a los animales y los hongos, sino también a las bacterias. [9]

Diagrama de flujo [ editar ]

Diagrama de flujo para determinar si una especie es autótrofa, heterótrofa o un subtipo
  • Autótrofo
    • Quimioautótrofo
    • Fotoautótrofo
  • Heterótrofo
    • Quimioheterótrofo
    • Fotoheterótrofo

Ecología [ editar ]

Artículo principal: Consumidor (cadena alimentaria)

Muchos heterótrofos son quimioorganoheterótrofos que utilizan carbono orgánico (p. Ej. Glucosa) como fuente de carbono y sustancias químicas orgánicas (p. Ej. Carbohidratos, lípidos, proteínas) como fuentes de electrones. [16] Los heterótrofos funcionan como consumidores en la cadena alimentaria : obtienen estos nutrientes de nutrientes saprótrofos , parásitos u holozoicos . [17] Descomponen los compuestos orgánicos complejos (p. Ej., Carbohidratos, grasas y proteínas) producidos por los autótrofos en compuestos más simples (p. Ej., Carbohidratos en glucosa , grasas en ácidos grasos y glicerol , y proteínas en aminoácidos). Liberan la energía del O 2 [14] oxidando los átomos de carbono e hidrógeno de los carbohidratos, lípidos y proteínas a dióxido de carbono y agua, respectivamente.

Pueden catabolizar compuestos orgánicos por respiración, fermentación o ambas. Fermentación heterótrofos son o facultativas o obligados anaerobios que llevan a cabo la fermentación en ambientes de oxígeno bajas, en las que la producción de ATP es comúnmente junto con la fosforilación a nivel de sustrato y la producción de productos finales (por ejemplo, alcohol, CO2, sulfuro). [18] Estos productos pueden servir como sustratos para otras bacterias en la digestión anaeróbica y convertirse en CO 2 y CH 4 , que es un paso importante para el ciclo del carbono para eliminar los productos orgánicos de fermentación de los ambientes anaeróbicos. [18]Los heterótrofos pueden experimentar respiración , en la que la producción de ATP se acopla con la fosforilación oxidativa . [18] [19] Esto conduce a la liberación de desechos de carbono oxidado como el CO 2 y desechos reducidos como el H 2 O, H 2 S o N 2 O a la atmósfera. La respiración y la fermentación de los microbios heterótrofos representan una gran parte de la liberación de CO 2 a la atmósfera, lo que lo hace disponible para los autótrofos como fuente de nutrientes y las plantas como sustrato de síntesis de celulosa. [20] [19]

La respiración en los heterótrofos suele ir acompañada de mineralización , el proceso de conversión de compuestos orgánicos en formas inorgánicas. [20] Cuando la fuente de nutrientes orgánicos absorbida por el heterótrofo contiene elementos esenciales como N, S, P además de C, H y O, a menudo se eliminan primero para proceder con la oxidación de los nutrientes orgánicos y la producción de ATP. a través de la respiración. [20] El S y N en una fuente de carbono orgánico se transforman en H 2 S y NH 4 + mediante desulfurilación y desaminación , respectivamente. [20] [19] Los heterótrofos también permiten la desfosforilación como parte de la descomposición.. [19] La conversión de N y S de forma orgánica a forma inorgánica es una parte fundamental del ciclo del nitrógeno y el azufre . H 2 S formado a partir de desulfurylation se oxida adicionalmente por litótrofos y fototrofas mientras NH 4 + formado a partir de desaminación se oxida adicionalmente por litótrofos a las formas disponibles para las plantas. [20] [19] La capacidad de los heterótrofos para mineralizar elementos esenciales es fundamental para la supervivencia de las plantas. [19]

La mayoría de los opistocontes y procariotas son heterótrofos; en particular, todos los animales y hongos son heterótrofos. [4] Algunos animales, como los corales , forman relaciones simbióticas con los autótrofos y obtienen carbono orgánico de esta manera. Además, algunas plantas parásitas también se han vuelto total o parcialmente heterótrofas, mientras que las plantas carnívoras consumen animales para aumentar su suministro de nitrógeno sin dejar de ser autótrofas.

Los animales se clasifican como heterótrofos por ingestión, los hongos se clasifican como heterótrofos por absorción.

Referencias [ editar ]

  1. ^ "grc" . Diccionario Merriam-Webster .
  2. ^ "Definición de heterótrofo" . Diccionario de biología. 15 de diciembre de 2016.
  3. ^ Hogg, Stuart (2013). Microbiología esencial (2ª ed.). Wiley-Blackwell. pag. 86. ISBN 978-1-119-97890-9.
  4. ^ a b "Cómo cosechan energía las células" (PDF) . Educación superior McGraw-Hill. Archivado desde el original (PDF) el 31 de julio de 2012 . Consultado el 10 de octubre de 2010 .
  5. ^ Lwoff, A .; CB van Niel; PJ Ryan; EL Tatum (1946). Nomenclatura de tipos nutricionales de microorganismos (PDF) . Simposios de Cold Spring Harbor sobre biología cuantitativa. XI (5ª ed.). Cold Spring Harbor, Nueva York: The Biological Laboratory. págs. 302-303.
  6. ^ Wetzel, RG (2001). Limnología: ecosistemas de lagos y ríos (3ª ed.). Prensa académica. pag. 700.
  7. ^ "El propósito de los saprótrofos y su nutrición interna, así como los dos tipos principales de hongos a los que se hace referencia con mayor frecuencia, así como describe, visualmente, el proceso de nutrición saprotrófica a través de un diagrama de hifas, refiriéndose al Rhizobium en pan integral húmedo y rancio o fruta podrida ". Advanced Biology Principles , p 296. [ se necesita cita completa ]
  8. ^ Molinos, AL (1997). La geoquímica ambiental de los depósitos minerales: Parte A: Procesos, técnicas y problemas de salud Parte B: Estudios de caso y temas de investigación (PDF) . Sociedad de Geólogos Económicos. págs. 125-132. ISBN  978-1-62949-013-7. Consultado el 9 de octubre de 2017 .
  9. ↑ a b c Mauseth, James D. (2008). Botánica: Introducción a la biología vegetal (4ª ed.). Editores Jones & Bartlett. pag. 252 . ISBN 978-0-7637-5345-0. carbono fijo heterótrofo.
  10. ^ Miroshnichenko, ML; L'Haridon, S .; Jeanthon, C .; Antipov, AN; Kostrikina, NA; Tindall, BJ; et al. (1 de mayo de 2003). "Oceanithermus profundus gen. Nov., Sp. Nov., Una bacteria termófila, microaerófila, quimiolitoheterotrófica facultativa de un respiradero hidrotermal de aguas profundas" . Revista Internacional de Microbiología Sistemática y Evolutiva . 53 (3): 747–752. doi : 10.1099 / ijs.0.02367-0 . PMID 12807196 . 
  11. ^ Libes, Susan M. (2009). Introducción a la biogeoquímica marina (2ª ed.). Prensa académica. pag. 192. ISBN 978-0-12-088530-5.
  12. ^ Dworkin, Martin (2006). Los procariotas: ecofisiología y bioquímica (3ª ed.). Saltador. pag. 988. ISBN 978-0-387-25492-0.
  13. ^ Liang, Yanna (julio de 2009). “Productividades de biomasa y lípidos de Chlorella vulgaris en condiciones de crecimiento autótrofas, heterótrofas y mixotróficas”. Cartas de biotecnología . 31 (7): 1043–1049. doi : 10.1007 / s10529-009-9975-7 . PMID 19322523 . S2CID 1989922 .  
  14. ↑ a b Schmidt-Rohr, K. (2020). "El oxígeno es el de alta energía Encendido molécula compleja multicelular Vida: Las correcciones fundamentales a la tradicional Bioenergética” ACS Omega 5 :. 2221-2233 http://dx.doi.org/10.1021/acsomega.9b03352
  15. ^ Campbell y Reece (2002). Biología (7ª ed.). ISBN de Benjamin-Cummings Publishing Co. 978-0805371710.
  16. ^ Mills, AL "El papel de las bacterias en la geoquímica ambiental" (PDF) . Consultado el 19 de noviembre de 2017 .
  17. ^ "Nutrición heterotrófica y control de la densidad bacteriana" (PDF) . Consultado el 19 de noviembre de 2017 .
  18. ↑ a b c Gottschalk, Gerhard (2012). Metabolismo bacteriano . Springer Series in Microbiology (2 ed.). Saltador. doi : 10.1007 / 978-1-4612-1072-6 . ISBN 978-0387961538. S2CID  32635137 .
  19. ↑ a b c d e f Wade, Bingle (2016). MICB 201: Introducción a la microbiología ambiental . págs. 236–250.
  20. ↑ a b c d e Kirchman, David L. (2014). Procesos en Ecología Microbiana . Oxford: Prensa de la Universidad de Oxford. págs. 79–98. ISBN 9780199586936.