Come si verifica il metabolismo eterotrofico del carbonio?
doc-1798
Il metabolismo del carbonio nei batteri è eterotrofico, in cui i composti organici del carbonio sono utilizzati come fonti di carbonio, o autotrofico, il che significa che il carbonio cellulare è ottenuto fissando anidride carbonica. I batteri eterotrofici includono i tipi parassiti. I batteri autotrofici tipici sono i cianobatteri fototrofici, i batteri verdi dello zolfo e alcuni batteri viola, ma anche molte specie chemiolitotrofiche, come i batteri nitrificanti o solforanti. Il metabolismo energetico dei batteri è basato sulla fototrofia, l' uso della luce attraverso la fotosintesi, o sulla chemiotrofia, l' uso di sostanze chimiche per la produzione di energia, che sono per lo più ossidate a scapito dell' ossigeno o di accettatori di elettroni alternativi (respirazione aerobica/anaerobica).
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doc-1801
I batteri litotrofici possono utilizzare composti inorganici come fonte di energia. I comuni donatori inorganici di elettroni sono l' idrogeno, il monossido di carbonio, l' ammoniaca (che porta alla nitrificazione), il ferro ferroso e altri ioni metallici ridotti e diversi composti solforati ridotti. In circostanze insolite, il metano gassoso può essere utilizzato dai batteri metanotrofi sia come fonte di elettroni che come substrato per l' anabolismo del carbonio. Sia nella fototrofia aerobica che nella chemiolitotrofia, l' ossigeno viene utilizzato come accettatore terminale di elettroni, mentre in condizioni anaerobiche vengono invece utilizzati composti inorganici. La maggior parte degli organismi litotrofici sono autotrofici, mentre gli organismi organotrofici sono eterotrofici.
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doc-650
Ad una certa temperatura (generalmente compresa tra 1.500 °F (820 °C) e 1.600 °F (870 °C), a seconda del contenuto di carbonio), il metallo base dell' acciaio subisce un cambiamento nella disposizione degli atomi nella sua matrice cristallina, detta allotropia. Questo permette ai piccoli atomi di carbonio di entrare negli interstizi del cristallo di ferro, diffondendosi nella matrice di ferro. Quando questo accade, gli atomi di carbonio sono detti in soluzione, o mescolati con il ferro, formando una fase cristallina unica, omogenea, detta austenite. Se l' acciaio viene raffreddato lentamente, il ferro si trasforma gradualmente in allotropio a bassa temperatura. Quando questo accade gli atomi di carbonio non saranno più solubili con il ferro, e saranno costretti a precipitare fuori dalla soluzione, nucleando negli spazi tra i cristalli. L' acciaio diventa quindi eterogeneo, essendo formato da due fasi: il carbonio (carburo) e la ferrite. Questo tipo di trattamento termico produce acciaio piuttosto morbido e piegabile. Tuttavia, se l' acciaio viene raffreddato rapidamente, gli atomi di carbonio non avranno il tempo di precipitare. Quando si raffredda rapidamente, si verifica una trasformazione senza diffusione (martensite), in cui gli atomi di carbonio rimangono intrappolati in soluzione. Questo fa sì che i cristalli di ferro si deformino intrinsecamente quando la struttura cristallina cerca di cambiare il suo stato a bassa temperatura, rendendolo molto duro e fragile.
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doc-1797
I batteri presentano una varietà estremamente ampia di tipi metabolici. La distribuzione dei tratti metabolici all' interno di un gruppo di batteri è stata tradizionalmente utilizzata per definire la loro tassonomia, ma questi tratti spesso non corrispondono alle moderne classificazioni genetiche. Il metabolismo batterico è classificato in gruppi nutrizionali sulla base di tre criteri principali: il tipo di energia utilizzata per la crescita, la fonte di carbonio e i donatori di elettroni utilizzati per la crescita. Un ulteriore criterio dei microrganismi respiratori sono i accettori di elettroni utilizzati per la respirazione aerobica o anaerobica.
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doc-2399
Le piante sintetizzano un certo numero di polimeri unici come le molecole polisaccaridi cellulosa, pectina e xilloglucano da cui è costruita la parete cellulare della pianta terra. Le piante vascolari di terra fanno lignina, un polimero usato per rinforzare le pareti cellulari secondarie dei tracheidi xilomani e dei vasi per evitare che crollino quando una pianta succhia acqua attraverso di loro sotto stress idrico. La lignina è utilizzata anche in altri tipi di cellule come le fibre sclerenchyma che forniscono supporto strutturale ad una pianta ed è uno dei principali componenti del legno. La Sporopollenina è un polimero chimicamente resistente che si trova nelle pareti cellulari esterne delle spore e del polline delle piante terrestri responsabili della sopravvivenza delle spore di terra delle piante primitive e del polline delle piante da seme nel record fossile. È ampiamente considerato come un marcatore per l' inizio dell' evoluzione delle piante nel periodo ordovicano. La concentrazione di anidride carbonica nell' atmosfera è oggi molto più bassa di quanto non fosse quando le piante emerse sul terreno durante i periodi ordovico e silurese. Molti monocoti come il mais, l' ananas e alcuni dicocche come le Asteraceae hanno da allora evoluto in modo indipendente vie come il metabolismo degli acidi crassulaceanici e la via di fissazione del carbonio C4 per la fotosintesi che evitano le perdite derivanti dalla fotorespirazione nella via di fissazione del carbonio C3 più comune. Queste strategie biochimiche sono uniche per le piante terrestri.
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doc-11519
Le molecole di carboidrati e grassi sono costituite da atomi di carbonio, idrogeno e ossigeno. I carboidrati vanno dai monosaccaridi semplici (glucosio, fruttosio, galattosio) ai polisaccaridi complessi (amido). I grassi sono trigliceridi, costituiti da monomeri di acidi grassi assortiti legati ad una spina dorsale di glicerolo. Alcuni acidi grassi, ma non tutti, sono essenziali nella dieta: non possono essere sintetizzati nel corpo. Le molecole di proteine contengono atomi di azoto oltre a carbonio, ossigeno e idrogeno. I componenti fondamentali delle proteine sono gli aminoacidi contenenti azoto, alcuni dei quali sono essenziali nel senso che gli esseri umani non possono farli internamente. Alcuni degli amminoacidi sono convertibili (con dispendio di energia) in glucosio e possono essere utilizzati per la produzione di energia, proprio come il normale glucosio, in un processo noto come gluconeogenesi. Distruggendo le proteine esistenti, lo scheletro di carbonio dei vari amminoacidi può essere metabolizzato in intermedi nella respirazione cellulare; l' ammoniaca rimanente viene scartata principalmente come urea nelle urine. Questo si verifica normalmente solo durante la fame prolungata.
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doc-2416
La fisiologia vegetale comprende tutte le attività chimiche e fisiche interne delle piante associate alla vita. I prodotti chimici ottenuti dall' aria, dal suolo e dall' acqua costituiscono la base di ogni metabolismo vegetale. L' energia della luce solare, catturata dalla fotosintesi ossigenata e rilasciata dalla respirazione cellulare, è alla base di quasi tutta la vita. I fotoautotrofi, comprese tutte le piante verdi, le alghe e i cianobatteri, raccolgono l' energia direttamente dalla luce solare mediante fotosintesi. Eterotrofi compresi tutti gli animali, tutti i funghi, tutte le piante completamente parassite e i batteri non fotosintetici prendono in esame le molecole organiche prodotte dai fotoautotrofi e le respingono o le usano nella costruzione di cellule e tessuti. La respirazione è l' ossidazione dei composti di carbonio, che si scompongono in strutture più semplici per liberare l' energia che contengono, essenzialmente il contrario della fotosintesi.
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doc-5283
Sembrerebbe che gli organismi viventi siano notevolmente inefficienti (in senso fisico) nell' uso dell' energia che ricevono (energia chimica o radiazione), ed è vero che la maggior parte delle macchine vere e proprie gestiscono efficienze più elevate. Negli organismi in crescita l' energia che viene convertita in calore serve ad uno scopo vitale, in quanto permette al tessuto dell' organismo di essere altamente ordinato rispetto alle molecole da cui è costruita. La seconda legge della termodinamica afferma che l' energia (e la materia) tende a diffondersi più uniformemente nell' universo: per concentrare l' energia (o la materia) in un luogo specifico, è necessario diffondere una maggiore quantità di energia (come calore) nel resto dell' universo ("l' ambiente circostante"). Gli organismi più semplici possono raggiungere efficienze energetiche superiori a quelle più complesse, ma gli organismi complessi possono occupare nicchie ecologiche che non sono disponibili ai loro fratelli più semplici. La conversione di una parte dell' energia chimica in calore ad ogni fase di un percorso metabolico è la ragione fisica che sta dietro la piramide di biomassa osservata in ecologia: per compiere solo il primo passo nella catena alimentare, della stima di 124,7 Pg/a di carbonio fissato dalla fotosintesi, 64,3 Pg/a (52%) sono utilizzati per il metabolismo delle piante verdi, cioè.
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doc-659
Mentre l' uso del ferro cominciò a diffondersi intorno al 1200 a. C., soprattutto a causa delle interruzioni nelle rotte commerciali dello stagno, il metallo è molto più morbido del bronzo. Tuttavia, piccole quantità di acciaio (una lega di ferro e circa l' 1% di carbonio) sono sempre state un sottoprodotto del processo di fioritura. La capacità di modificare la durezza dell' acciaio mediante trattamento termico era nota fin dall' 1100 a. C. e il materiale raro veniva valutato per la fabbricazione di utensili e armi. Poiché gli antichi non riuscivano a produrre temperature sufficientemente elevate per fondere completamente il ferro, la produzione di acciaio in quantità decenti non si verificò fino all' introduzione dell' acciaio blister durante il Medioevo.
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doc-2460
Tutti i vertebrati hanno una barriera emato-encefalica che permette al metabolismo all' interno del cervello di operare in modo diverso dal metabolismo in altre parti del corpo. Le cellule deglial svolgono un ruolo importante nel metabolismo cerebrale controllando la composizione chimica del fluido che circonda i neuroni, compresi i livelli di ioni e nutrienti.
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doc-6222
I geni sono regolati in modo che siano espressi solo quando il prodotto è necessario, poiché l' espressione si basa su risorse limitate. 7 Una cellula regola la sua espressione genica a seconda dell' ambiente esterno (ad esempio nutrienti disponibili, temperatura e altre sollecitazioni), il suo ambiente interno (ad es. ciclo di divisione cellulare, metabolismo, stato dell' infezione), e il suo ruolo specifico se in un organismo multicellulare. L' espressione genica può essere regolata in qualsiasi fase: dall' iniziazione trascrittiva, all' elaborazione dell' RNA, alla modifica post-traslazionale della proteina. La regolazione dei geni del metabolismo del lattosio in E. coli (lac operon) è stato il primo meccanismo di questo tipo ad essere descritto nel 1961.
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