Grupos nutricionales primarios

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Los grupos nutricionales primarios son grupos de organismos , divididos en relación con el modo de nutrición según las fuentes de energía y carbono, necesarios para la vida, el crecimiento y la reproducción. Las fuentes de energía pueden ser luz o compuestos químicos; las fuentes de carbono pueden ser de origen orgánico o inorgánico. ^[1]

Los términos respiración aeróbica , la respiración anaerobia y la fermentación ( fosforilación a nivel de sustrato ) no se refieren a grupos nutricionales primarias, pero simplemente reflejan el diferente uso de posibles aceptores de electrones en organismos particulares, tal como O ₂ en la respiración aeróbica, o nitrato (NO ₃ ^- ), sulfato (SO ₄ ²⁻ ) o fumarato en la respiración anaeróbica, o varios intermediarios metabólicos en la fermentación.

Fuentes primarias de energía

Diagrama de flujo simplificado para determinar si un organismo es autótrofo , heterótrofo o subtipo.

Los fotótrofos absorben la luz en los fotorreceptores y la transforman en energía química.
Los quimiótrofos liberan energía de enlace de los compuestos químicos . ^[2]

La energía liberada se almacena como energía potencial en ATP , carbohidratos o proteínas . Finalmente, la energía se utiliza para procesos de la vida como el movimiento, el crecimiento y la reproducción.

Las plantas y algunas bacterias pueden alternar entre fototrofia y quimiotrofia, dependiendo de la disponibilidad de luz.

Fuentes primarias de reducción de equivalentes

Los organótrofos utilizan compuestos orgánicos como donantes de electrones / hidrógeno .
Los litotrofos utilizan compuestos inorgánicos como donantes de electrones / hidrógeno.

Los electrones o átomos de hidrógeno de los equivalentes reductores (donantes de electrones) son necesarios tanto para los fotótrofos como para los quimiótrofos en reacciones de reducción-oxidación que transfieren energía en los procesos anabólicos de síntesis de ATP (en heterótrofos) o biosíntesis (en autótrofos). Los donantes de electrones o de hidrógeno se absorben del medio ambiente.

Los organismos organotróficos a menudo también son heterótrofos y utilizan compuestos orgánicos como fuentes tanto de electrones como de carbono. De manera similar, los organismos litotróficos a menudo también son autótrofos, y utilizan fuentes inorgánicas de electrones y CO ₂ como fuente de carbono inorgánico.

Algunas bacterias litotróficas pueden utilizar diversas fuentes de electrones, dependiendo de la disponibilidad de posibles donantes.

Las sustancias orgánicas o inorgánicas (por ejemplo, oxígeno) utilizadas como aceptores de electrones necesarios en los procesos catabólicos de la respiración y fermentación aeróbica o anaeróbica no se tienen en cuenta aquí.

Por ejemplo, las plantas son litótrofas porque usan agua como donante de electrones para la biosíntesis. Los animales son organótrofos porque utilizan compuestos orgánicos como donantes de electrones para sintetizar ATP (las plantas también lo hacen, pero esto no se tiene en cuenta). Ambos usan oxígeno en la respiración como aceptor de electrones y la principal fuente de energía, ^[2] pero este carácter no se usa para definirlos como litótrofos.

Fuentes primarias de carbono

Los heterótrofos metabolizan compuestos orgánicos para obtener carbono para su crecimiento y desarrollo.
Los autótrofos utilizan dióxido de carbono (CO ₂ ) como fuente de carbono.

Energía y carbono

Hongo amarillo

Clasificación de organismos según su metabolismo.

Fuente de energía	Luz	Foto-			-trofo
	Moléculas	quimio
Donante de electrones	Compuestos orgánicos		organo-
	Compuestos inorgánicos		litografía
Fuente de carbono	Compuestos orgánicos			hetero-
	Dióxido de carbono			auto-

Un organismo quimioorganoheterótrofo es aquel que requiere sustratos orgánicos para obtener su carbono para su crecimiento y desarrollo, y que obtiene su energía de la descomposición, a menudo una oxidación , ^[2] de un compuesto orgánico. Este grupo de organismos puede subdividirse según el tipo de sustrato orgánico y compuesto que utilicen. Los descomponedores son ejemplos de quimioorganoheterótrofos que obtienen carbono y electrones o hidrógeno a partir de materia orgánica muerta. Los herbívoros y carnívoros son ejemplos de organismos que obtienen carbono y electrones o hidrógeno de la materia orgánica viva.

Los quimioorganótrofos son organismos que utilizan los enlaces químicos de los compuestos orgánicos o el O ₂ ^[2] como fuente de energía y obtienen electrones o hidrógeno de los compuestos orgánicos, incluidos azúcares (es decir, glucosa ), grasas y proteínas. ^{[3] Los} quimioheterótrofos también obtienen los átomos de carbono que necesitan para la función celular a partir de estos compuestos orgánicos.

Todos los animales son quimioheterótrofos (lo que significa que oxidan compuestos químicos como fuente de energía y carbono), al igual que los hongos , los protozoos y algunas bacterias . La diferenciación importante entre este grupo es que los quimioorganótrofos oxidan solo compuestos orgánicos, mientras que los quimiotrofos utilizan la oxidación de compuestos inorgánicos como fuente de energía. ^[4]

Tabla de metabolismo primario

La siguiente tabla ofrece algunos ejemplos para cada grupo nutricional: ^{[5] [6] [7] [8]}

Fuente de energia	Donante de electrones / átomos de H	Fuente de carbono	Nombre	Ejemplos de
Foto de luz solar	Orgánico -organo-	Heterótrofo orgánico	Foto organo heterótrofo	Algunas bacterias: Rhodobacter , Heliobacterium , algunas bacterias verdes sin azufre [9]
		Dióxido de carbono -autótrofo	Foto organo autótrofo
	Inorgánico -lito- *	Heterótrofo orgánico	Foto heterótrofo litográfico	Bacterias púrpuras sin azufre
		Dióxido de carbono -autótrofo	Foto lito autótrofo	Algunas bacterias ( cianobacterias ), algunos eucariotas ( algas eucariotas , plantas terrestres ). Fotosíntesis .
Rompiendo compuestos químicos quimio-	Orgánico -organo-	Heterótrofo orgánico	Heterótrofo orgánico quimio	Procariotas depredadores , parasitarios y saprofitos . Algunos eucariotas ( protistas heterótrofos , hongos , animales )
		Dióxido de carbono -autótrofo	Quimio organo autótrofo	Algunas arqueas (arqueas anaeróbicas metanotróficas ). [10] Quimiosíntesis , bacterias Escherichia coli sintéticamente autótrofas [11] y levadura Pichia pastoris . [12]
	Inorgánico -lito- *	Heterótrofo orgánico	Heterótrofo quimio litográfico	Algunas bacterias ( Oceanithermus profundus ) [13]
		Dióxido de carbono -autótrofo	Chemo litográfica autótrofo	Algunas bacterias ( Nitrobacter ), algunas arqueas ( Methanobacteria ). Quimiosíntesis .

• Algunos autores utilizan -hidro- cuando la fuente es agua.

Busque -trofo en Wikcionario, el diccionario libre.

La parte final común -trofo es del griego antiguo τροφή trophḗ "nutrición".

Mixótrofos

Algunos organismos, generalmente unicelulares, pueden cambiar entre diferentes modos metabólicos, por ejemplo entre fotoautotrofia, fotoheterotrofia y quimioheterotrofia en Chroococcales ^[14]. Estos organismos mixotróficos pueden dominar su hábitat , debido a su capacidad para utilizar más recursos que los organismos fotoautotróficos u organoheterotróficos. ^[15]

Ejemplos

Pueden existir todo tipo de combinaciones en la naturaleza, pero algunas son más comunes que otras. Por ejemplo, la mayoría de las plantas son fotolitoautótrofas , ya que utilizan la luz como fuente de energía, el agua como donante de electrones y el CO ₂ como fuente de carbono. Todos los animales y hongos son quimioorganoheterótrofos , ya que utilizan fuentes de energía química (sustancias orgánicas y O ₂ ) ^[2]y moléculas orgánicas como donantes de electrones / hidrógeno y fuentes de carbono. Sin embargo, algunos microorganismos eucariotas no se limitan a un solo modo nutricional. Por ejemplo, algunas algas viven fotoautotróficamente en la luz, pero cambian a quimioorganoheterotrofia en la oscuridad. Incluso las plantas superiores conservaron su capacidad de respirar heterótroficamente en almidón durante la noche, que se había sintetizado fototróficamente durante el día.

Los procariotas muestran una gran diversidad de categorías nutricionales . ^[16] Por ejemplo, las cianobacterias y muchas bacterias de azufre púrpura pueden ser fotolitoautótrofas , utilizando luz como energía, H ₂ O o sulfuro como donantes de electrones / hidrógeno y CO ₂ como fuente de carbono, mientras que las bacterias verdes sin azufre pueden ser fotoorganoheterotróficas , utilizando moléculas orgánicas como donantes de electrones / hidrógeno y fuentes de carbono. ^{[9] [16]} Muchas bacterias son quimioorganoheterótrofas y utilizan moléculas orgánicas como fuentes de energía, electrones / hidrógeno y carbono. ^[9]Algunas bacterias se limitan a un solo grupo nutricional, mientras que otras son facultativas y cambian de un modo a otro, según las fuentes de nutrientes disponibles. ^{[16] Las} bacterias oxidantes del azufre , el hierro y el anammox , así como los metanógenos, son quimiolitoautótrofos , que utilizan fuentes de energía inorgánica, electrones y carbono. Los quimiolitoheterótrofos son raros porque la heterotrofia implica la disponibilidad de sustratos orgánicos, que también pueden servir como fuentes fáciles de electrones, haciendo innecesaria la litotrofia. Fotoorganoautótrofos son poco comunes ya que su fuente orgánica de electrones / hidrógenos proporcionaría una fuente de carbono fácil, lo que resulta en heterotrofia.

Los esfuerzos de biología sintética permitieron la transformación del modo trófico de dos microorganismos modelo de heterotrofia a quimioorganoautotrofia:

• Escherichia coli fue modificada genéticamente y luego evolucionó en el laboratorio para usar CO ₂ como la única fuente de carbono mientras se usa la molécula de un carbono formiato como fuente de electrones. ^[11]
• La levadura metilotrófica Pichia pastoris fue diseñada genéticamente para usar CO ₂ como fuente de carbono en lugar de metanol , mientras que este último sigue siendo la fuente de electrones para las células. ^[12]

Ver también

• Autótrofo
• Quimiosíntesis
• Quimiotrófico
• Heterótrofo
• Litotrófico
• Metabolismo
• Mixotrófico
• Organotrófico
• Fototrófico

Notas y referencias

1. Eiler A (diciembre de 2006). "Evidencia de la ubicuidad de las bacterias mixotróficas en el océano superior: implicaciones y consecuencias" . Microbiología aplicada y ambiental . 72 (12): 7431–7. doi : 10.1128 / AEM.01559-06 . PMC  1694265 . PMID  17028233 . Tabla 1: Definiciones de estrategias metabólicas para obtener carbono y energía
2. 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
3. Todar K (2009). "Libro de texto en línea de Bacteriología de Todar" . Nutrición y crecimiento de bacterias . Consultado el 19 de abril de 2014 .
4. Kelly DP, Mason J, Wood A (1987). "Metabolismo energético en quimiolitotrofos". En van Verseveld HW, Duine JA (eds.). Crecimiento microbiano en compuestos C1 . Dordrecht: Springer. págs. 186-187. doi : 10.1007 / 978-94-009-3539-6_23 . ISBN 978-94-010-8082-8.
5. Lwoff A, Van Niel CB, Ryan TF, Tatum EL (1946). "Nomenclatura de tipos nutricionales de microorganismos" (PDF) . Simposios de Cold Spring Harbor sobre biología cuantitativa (5ª ed.). 11 : 302-303.
6. Andrews JH (1991). Ecología comparada de microorganismos y macroorganismos . Berlín: Springer Verlag. pag. 68. ISBN 978-0-387-97439-2.
7. Yafremava LS, Wielgos M, Thomas S, Nasir A, Wang M, Mittenthal JE, Caetano-Anollés G (2013). "Un marco general de estrategias de persistencia para sistemas biológicos ayuda a explicar los dominios de la vida" . Fronteras en genética . 4 : 16. doi : 10.3389 / fgene.2013.00016 . PMC 3580334 . PMID 23443991 .  
8. Margulis L, McKhann HI, Olendzenski L, eds. (1993). Glosario ilustrado de protoctista: vocabulario de las algas, apicomplexas, ciliados, foraminíferos, microsporas, mohos de agua, mohos de limo y otros protócticos . Jones y Bartlett Learning. págs. xxv. ISBN 978-0-86720-081-2.
9. Morris, J. et al. (2019). "Biología: cómo funciona la vida", 3ª edición, WH Freeman. ISBN 978-1319017637 
10. Kellermann MY, Wegener G, Elvert M, Yoshinaga MY, Lin YS, Holler T, et al. (Noviembre 2012). "Autotrofia como modo predominante de fijación de carbono en comunidades microbianas oxidantes de metano anaeróbicas" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 109 (47): 19321–6. Código bibliográfico : 2012PNAS..10919321K . doi : 10.1073 / pnas.1208795109 . PMC 3511159 . PMID 23129626 .  
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13. Miroshnichenko ML, L'Haridon S, Jeanthon C, Antipov AN, Kostrikina NA, Tindall BJ, et al. (Mayo de 2003). "Oceanithermus profundus gen. Nov., Sp. Nov., Una bacteria termófila, microaerófila, quimiolitoheterotrófica facultativamente de un respiradero hidrotermal de aguas profundas" . Revista Internacional de Microbiología Sistemática y Evolutiva . 53 (Pt 3): 747–52. doi : 10.1099 / ijs.0.02367-0 . PMID 12807196 . 
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15. Eiler A (diciembre de 2006). "Evidencia de la ubicuidad de las bacterias mixotróficas en el océano superior: implicaciones y consecuencias" . Microbiología aplicada y ambiental . 72 (12): 7431–7. doi : 10.1128 / AEM.01559-06 . PMC 1694265 . PMID 17028233 .  
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