¿Por qué las plantas almacenan energía en forma de carbohidratos y no de grasas?

la pregunta era:

¿Por qué las plantas almacenarían su energía como carbohidratos y no como grasas, si las grasas son un almacén de energía más eficiente ?

Pero antes de intentar responderla hay que tener muy claro qué se entiende por eficiente . Sin calificación este término no tiene sentido. Un poco de reflexión le dirá que cualesquiera que sean las propiedades positivas implícitas en la "eficiencia", pueden tener una importancia diferente en relación con los muy diferentes modos de existencia de los animales y las plantas. Uno también querrá probar cualquier explicación sobre las excepciones: los casos en que los animales almacenan carbohidratos (generalmente polisacáridos) y las plantas almacenan grasas. Con esto en mente, argumento lo siguiente:

1. Los carbohidratos son la solución directa

Las plantas sintetizan glucosa a partir de dióxido de carbono, los animales toman carbohidratos en su dieta y los descomponen en monosacáridos. Por lo tanto, almacenar el exceso como polisacárido (glucógeno en animales, almidón en plantas) implica desarrollar y usar un sistema de polimerización/despolimerización relativamente simple. Por lo tanto, uno asumiría que es el predeterminado. La pregunta es entonces, “¿en qué circunstancias es ventajoso almacenar el excedente en forma de grasa?”.

2. La grasa es una reserva de energía más concentrada, por lo que se usa para minimizar el peso

Aburrido eh? Pero esa es la respuesta. El siguiente extracto de Berg et al. explica esto claramente ( triacilglicerol es el nombre químico de los triglicéridos o grasas ):

Los triacilgliceroles son almacenes altamente concentrados de energía metabólica porque son reducidos y anhidros. El rendimiento de la oxidación completa de ácidos grasos es de unas 9 kcal g ^–1 (38 kJ g ^–1 ), en contraste con unas 4 kcal g ^–1 (17 kJ g ^–1) para carbohidratos y proteínas. La base de esta gran diferencia en el rendimiento calórico es que los ácidos grasos son mucho más reducidos. Además, los triacilgliceroles no son polares, por lo que se almacenan en una forma casi anhidra, mientras que las proteínas y los carbohidratos mucho más polares están más hidratados. De hecho, 1 g de glucógeno seco se une a unos 2 g de agua. En consecuencia, un gramo de grasa casi anhidra almacena más de seis veces más energía que un gramo de glucógeno hidratado, lo que probablemente sea la razón por la que en la evolución se seleccionaron los triacilgliceroles en lugar del glucógeno como principal reservorio de energía. Considere un hombre típico de 70 kg, que tiene reservas de combustible de 100 000 kcal (420 000 kJ) en triacilgliceroles, 25 000 kcal (100 000 kJ) en proteína (principalmente en el músculo), 600 kcal (2500 kJ) en glucógeno y 40 kcal (170 kJ) en glucosa. Los triacilgliceroles constituyen alrededor de 11 kg de su peso corporal total. Si esta cantidad de energía estuviera almacenada en glucógeno, su peso corporal total sería 55 kg mayor.

La excepción animal: el glucógeno

Una cantidad limitada de combustible se almacena como glucógeno en los animales. El aumento de la carga de peso se compensa con la ventaja de la rápida movilización y el hecho de que se obtiene glucosa (los animales no pueden convertir los ácidos grasos en glucosa).

La excepción vegetal: aceites en semillas

Las plantas no caminan, por lo que el peso generalmente no es una consideración que las induzca a almacenar sus reservas en forma de grasa. Pueden desarrollar grandes tubérculos bajo tierra, por ejemplo. Sin embargo, hay una ventaja en minimizar el peso en las reservas de energía requeridas para el desarrollo de las semillas: permite que se propaguen más fácilmente con el viento o mediante el consumo animal. Así se puede racionalizar por qué las reservas energéticas de las semillas son los aceites (triglicéridos de menor punto de fusión por su mayor insaturación).

Hay bastantes razones por las que las plantas prefieren los carbohidratos para el almacenamiento de energía en lugar de las grasas. Voy a llegar a algunos de ellos uno a la vez.

• La grasa odia el agua: Con solo aplicar un poco de sentido común, uno llegaría a saber que las grasas son hidrofóbicas, lo que significa que literalmente 'odian' el agua, es decir, no se disuelven en agua. Por lo tanto, no se pueden transportar muy fácilmente. Por otro lado, la mayoría de los carbohidratos son solubles en agua y pueden transportarse fácilmente a través de las fibras del floema. Entonces, las plantas prefieren usar carbohidratos en lugar de grasas. Pero pueden almacenar grasas, convirtiéndolas en lipoproteínas , uniéndolas con proteínas de unión a ácidos grasos , almacenándolas como ácidos grasos (es decir, con -COOH terminal que las hace un poco solubles en agua) o almacenándolas en recipientes especiales. compartimentos llamados elaioplastos. Sin embargo, como se podría suponer, esto requeriría una mayor ingesta de energía que el uso de carbohidratos, por lo que las plantas no prefieren este proceso demasiado.

  fuente

• Las plantas no quieren almacenar todo: Obviamente, las plantas hacen la fotosíntesis porque necesitan energía y porque necesitan energía para sobrevivir . Por lo tanto, almacenar toda la energía no sería muy inteligente, necesitan algo de ella a mano. Las grasas son almacenes de energía, es decir, almacenan energía para condiciones extremas, cuando no queda ninguna fuente de energía primaria. En condiciones normales, y por la noche, los hidratos de carbono son la principal fuente de energía.

• Las células no los dejan entrar: las membranas plasmáticas son semipermeables, un hecho bastante general. Por lo tanto, no permiten que entren moléculas grandes en su interior. Y las grasas son una de las biomoléculas más grandes (después, obviamente, de los ácidos nucleicos). Por lo que no pueden ser transportados dentro o fuera de las células. Dirías '¡pero las células son las que hacen las grasas, entonces ya están dentro!' No, por eso hay floema , porque hay células que no las sintetizan (digamos, las células de la raíz). Por otro lado, los carbohidratos, al ser mucho más pequeños, pueden ser transportados a través de pequeños canales o incluso por simple difusión a través de la membrana plasmática. Además, como ya se dijo, las grasas son bastante hidrofóbicas, a diferencia de los carbohidratos. Entonces, en cierto sentido, son repelidos por la capa hidrofílica de la membrana celular.al igual que el agua misma lo odia. Por lo tanto, les resulta aún más difícil atravesar las membranas plasmáticas debido al efecto combinado del tamaño y la hidrofobicidad.

Puede haber muchas otras razones en las que no puedo pensar en este momento, pero espero que incluso esto sea útil.

Aquí está mi intento.

¿Por qué las plantas almacenan energía en forma de carbohidratos y no de grasas?

¿Es porque no pueden? Esa no es la respuesta, ya que tenemos aceite de maíz, aceite de palma, aceite de coco, aceite de oliva, aceite de girasol, etc. Entonces, las plantas pueden almacenar energía en forma de lípidos.

Quizás la pregunta se reformule mejor como "¿Por qué la principal reserva de energía en las plantas no es lípidos como los mamíferos?".

Supongo que es porque las plantas no se mueven tan activamente como los animales. Una planta está enraizada en un lugar por su sistema de raíces. Por lo tanto, no hay ninguna ventaja en el almacenamiento de energía en una forma de alta densidad, particularmente cuando la síntesis de lípidos requiere más energía en comparación con la síntesis de azúcar.

Entonces, aparte de ejemplos específicos, no hay ninguna ventaja para almacenar energía en lípidos para una planta. No hay necesidad de pagar por una fuente de energía compacta cuando nunca se moverá como adulto.

Como semilla... eso puede ser útil... y es por eso que todos nuestros aceites vegetales provienen de semillas de un tipo u otro.

Respuesta rápida: Los animales necesitan movilidad mientras que las plantas favorecen la estabilidad.

Explicación: Como mencionaste, la grasa es una forma de almacenamiento de energía más eficaz. Sin embargo, las plantas reservan energía a través del almidón (carbohidrato) y no a través de las grasas como sería de esperar. Esto no significa que no utilicen grasas en absoluto (es decir, semillas oleaginosas).

Una molécula de almacenamiento de energía debe ahorrar energía (como su nombre lo indica), pero no debe ser demasiado pesada y debe ser lo suficientemente estable para que sea funcional dentro del organismo. La grasa es la molécula más ligera que almacena energía. Un gramo de grasa almacena más energía que un gramo de almidón o proteína. Por lo tanto, el peso de un organismo en movimiento sería menor si almacenara grasa en lugar de almidón. Pero las plantas no se mueven, por lo que el ahorro de peso no es una necesidad real.

Por lo tanto, una molécula de almidón pesado es más estable que una molécula de grasa más ligera, que es comparativamente más importante para las plantas a fin de proporcionar estabilidad a largo plazo. Otra razón por la que almacenan principalmente almidón en lugar de grasas es la floración alterna, por ejemplo, donde las plantas acumulan algo de almidón cada año (dependiendo de la planta) y luego usan toda la energía guardada a la vez mientras florecen. Las grasas no habrían durado tanto porque cuando las grasas o los aceites se exponen al aire, reaccionan con el oxígeno o el vapor de agua y forman ácidos carboxílicos de cadena corta.