Nutrición autótrofa y Heterótrofa

Nutrición autótrofa y Heterótrofa (A) La nutrición es el conjunto de procesos mediante los cuales un organismo obtiene la materia para construir sus propios componentes y la energía para mantener su actividad vital. Aplicada a las células, la nutrición celular tendría un significado equivalente: la nutrición de un organismo pluricelular sólo es posible si se lleva a cabo la nutrición de cada una de sus células. Dependiendo de cuál sea la fuente de materia, se pueden diferenciar dos tipos de nutrición: autótrofa y heterótrofa. a) Autótrofa: las células autótrofas toman como nutrientes sustancias inorgánicas sencillas y, a partir de ellas, son capaces de sintetizar la materia orgánica que necesitan. La producción de materia orgánica pueden llevarla a cabo mediante reacciones de dos tipos Las células que tienen nutrición autótrofa fabrican materia orgánica propia a partir de materia inorgánica sencilla. Para realizar esta transformación, las células de nutrición autótrofa obtienen energía de la luz procedente del Sol. La nutrición autótrofa comprende tres fases: el paso de membrana, el metabolismo y la excreción. 1. Paso de membrana. Es el proceso en el cual las moléculas inorgánicas sencillas, agua, sales y dióxido de carbono, atraviesan la membrana celular por absorción directa, sin gasto de energía por parte de la célula. 2. Metabolismo. Es el conjunto de reacciones químicas que tienen lugar en el citoplasma celular, y cuyos resultados son la obtención de energía bioquímica utilizable por la célula y la fabricación de materia celular propia. El metabolismo presenta tres fases: a. La fotosíntesis, que es el proceso en el que se elabora materia orgánica, como los azúcares, a partir de materia inorgánica, como el agua, dióxido de carbono y sales minerales. Para realizar esta reacción química se requiere la energía bioquímica que la clorofila produce a partir de la energía solar. La fotosíntesis tiene lugar en los cloroplastos de las células vegetales, y su reacción general es: luz solar CO2 + H2O + sales minerales ----------> materia orgánica + O2

La fotosíntesis presenta una fase luminosa, en la que la energía procedente del Sol es transformada en energía bioquímica, y una fase oscura, en la que, utilizando esta energía bioquímica, se obtienen azúcares. Además de las células vegetales, ciertas bacterias y algas son capaces de realizar la fotosíntesis. Fase luminosa o fotoquímica La energía luminosa que absorbe la clorofila se transmite a los electrones externos de la molécula, los cuales escapan de la misma y producen una especie de corriente eléctrica en el interior del cloroplasto al incorporarse a la cadena de transporte de electrones. Esta energía puede ser empleada en la síntesis de ATP mediante la fotofosforilación, y en la síntesis de NADPH. Ambos compuestos son necesarios para la siguiente fase o Ciclo de Calvin, donde se sintetizarán los primeros azúcares que servirán para la producción de sacarosa y almidón. Los electrones que ceden las clorofilas son repuestos mediante la oxidación del H2O, proceso en el cual se genera el O2 que las plantas liberan a la atmósfera. Existen dos variantes de fotofosforilación: acíclica y cíclica, según el tránsito que sigan los electrones a través de los fotosistemas. Las consecuencias de seguir un tipo u otro estriban principalmente en la producción o no de NADPH y en la liberación o no de O 2. Fase oscura o biosintética En la fase oscura, que tiene lugar en la matriz o estroma de los cloroplastos, tanto la energía en forma de ATP como el NADPH que se obtuvo en la fase fotoquímica se usa para sintetizar materia orgánica por medio de sustancias inorgánicas. La fuente de carbono empleada es el dióxido de carbono, mientras que como fuente de nitrógeno se utilizan los nitratos y nitritos, y como fuente de azufre, los sulfatos. Esta fase se llama oscura, ya que suele ser realizada en la oscuridad de la noche.

(B)La nutrición heterótrofa se realiza cuando la célula va consumiendo materia orgánica ya formada. En este tipo de nutrición no hay, pues, transformación de materia inorgánica en materia orgánica. Sin embargo, la nutrición heterótrofa permite la transformación de los alimentos en materia celular propia. Poseen este tipo de nutrición algunas bacterias, los protozoos, los hongos y los animales. El proceso de nutrición heterótrofa de una célula se puede dividir en siete etapas: 1. Captura. La célula atrae las partículas alimenticias creando torbellinos mediante sus cilios o flagelos, o emitiendo seudópodos, que engloban el alimento. 2. Ingestión. La célula introduce el alimento en una vacuola alimenticia o fagosoma. Algunas células ciliadas, como los paramecios, tienen una especie de boca, llamada citostoma, por la que fagocitan el alimento. 3. Digestión. Los lisosomas viertes sus enzimas digestivas en el fagosoma, que así se transformará en vacuola digestiva. Las enzimas descomponen los alimentos en las pequeñas moléculas que las forman. 4. Paso de membrana. Las pequeñas moléculas liberadas en la digestión atraviesan la membrana de la vacuola y se difunden por el citoplasma. 5. Defecación o egestión. La célula expulsa al exterior las moléculas que no le son útiles. 6. Metabolismo. Es el conjunto de reacciones que tienen lugar en el citoplasma. Su fin es obtener energía para la célula y construir materia orgánica celular propia. El metabolismo se divide en dos fases: a. Anabolismo o fase de construcción en la que, utilizando la energía bioquímica procedente del catabolismo y las pequeñas moléculas procedentes de la digestión, se sintetizan grandes moléculas orgánicas. b. Catabolismo o fase de destrucción, en la que la materia orgánica, mediante la respiración celular, es oxidada en el interior de las mitocondrias, obteniéndose energía bioquímica. 7. Excreción. La excreción es la expulsión al exterior, a través de la membrana celular, de los productos de desecho del catabolismo. Estos productos son normalmente el dióxido de carbono (CO2), el agua (H2O) y el amoniaco (NH3). Fermentación: es un proceso anaeróbico de obtención de energía a partir de moléculas orgánicas. El aceptor final de electrones es una molécula orgánica (ácido láctico o el etanol). Fermentación homoláctica: algunas bacterias convierten el ácido pirúvico en ácido láctico. Los

organismos superiores emplean esta vía cuando se necesita mucha energía durante una actividad intensa y el oxígeno que llega no es suficiente para que sólo se produzca respiración celular. En una sola reacción se forma ácido láctico y se recupera el NAD+, por la reducción catalizada por la lactatodeshidrogenasa. El ácido láctico es eliminado por las bacterias y enviado al hígado en los organismos superiores. Glucosa + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+ 2 Ácido Pirúvico + 2 ATP + 2 H2O + 2 NADH+2 H+ 2 Ácido Pirúvico + 2 NADH+2H+ 2 Ácido Láctico + 2 NAD+ 8. Glucosa + 2 ADP + 2 Pi 2 Ácido Láctico + 2 ATP + 2 H2O Fermentación alcohólica: algunas bacterias y levaduras convierten el ácido pirúvico en etanol y dióxido de carbono. Este proceso ocurre en dos etapas. 1. Descarboxilación del pirúvico. La piruvato descarboxilasa produce la ruptura de la molécula de pirúvico con desprendimiento de CO2 y formación de acetaldehido. 2. Reducción del grupo aldehído a alcohol. Catalizada por el enzima alcoholdeshidrogenasa. Se produce etanol. Este es el lugar de recuperación de NAD+ en la fermentación alcohólica Ciclo del ácido cítrico o de Krebs. El acetil-CoA se condensará con un ácido de cuatro carbonos para formar ácido cítrico, de seis carbonos. A lo largo de cada ruta circular se oxidarán intermediarios hasta rendir dos moléculas de CO2 y cuatro pares de electrones transportados por NAD+ y FAD, regenerándose nuevamente el ácido de cuatro átomos de carbono, el ácido oxalacético. En la ruta entra un esqueleto de dos carbonos, el ácido acético, y salen dos carbonos en forma oxidada. El ciclo cataliza la descomposición del ácido acético. Etapas del ciclo: 1 .Condensación del acetil-CoA (2C) al ácido oxalacético (4C): se forma ácido cítrico (6C). 2. Isomerización del ácido cítrico al ácido isocítrico. 3. Descarboxilación oxidativa, formándose ácido -cetoglutárico (5C) y NADH+H+. 4. Descarboxilación oxidativa (necesita del CoA), se obtiene el succinil-CoA y NADH+H+. 5. Este último pierde el CoA y se transforma en ácido succínico, liberándose una energía que es suficiente para fosforilar una molécula de GDP y formar un GTP 6. El succínico se oxida a ácido fumárico. 7. El fumárico se hidrata y se transforma en ácido málico. 8. El málico se oxida y se transforma en ácido oxalacético, con lo que se cierra el ciclo. Acetil-CoA + 3 NAD+ + FAD + GDP + Pi + H2O 2 CO2 + 3 NADH+3 H+ + FADH2 + GTP + CoA-SH

La glucólisis o glicolisis es la vía metabólica encargada de oxidar la glucosa con la finalidad de obtener energía para la célula. Consiste en 10 reacciones enzimáticas consecutivas que convierten a la glucosa en dos moléculas de piruvato, el cual es capaz de seguir otras vías metabólicas y así continuar entregando energía al organismo.1 El tipo de glucólisis más común y más conocida es la vía de Embden-Meyerhof, explicada inicialmente por Gustav Embden y Otto Meyerhof. El término puede incluir vías alternativas, como la vía de Entner-Doudoroff. No obstante, glucólisis se usa con frecuencia como sinónimo de la vía de Embden-Meyerhof. Es la vía inicial del catabolismo (degradación) de carbohidratos.

Cadena de transporte de electrones y fosforilación oxidativa. La glucólisis, el ciclo de Krebs y otras rutas metabólicas han producido la reducción de NAD+ y FAD. Las formas reducidas presentan un elevado poder reductor y transfieren los electrones al oxígeno molecular a través de una cadena transportadora de electrones. Este proceso de transferencia libera gran cantidad de energía libre que se emplea en la formación de ATP a partir de ADP+Pi, en la llamada fosforilación oxidativa.

ALIMENTACION AUTOTROFA

ALIMENTACION HETEROTROFA