Tipos de Nutrición Celular

Dependiendo de cuál sea la fuente de carbono que utilicen para fabricar sus propias moléculas orgánicas, hablaremos de nutrición autótrofa o heterótrofa.

En la nutrición autótrofa se utiliza como fuente de carbono el dióxido de carbono (CO2). A partir de él se forman el resto de las biomoléculas. Los organismos autótrofos necesitan una fuente de energía para convertir moléculas tan sencillas como el CO2 en moléculas complejas. Según la fuente de energía, los organismos autótrofos se clasifican en:

• Fotosintéticos: si la energía química necesaria la obtienen a partir de la luz.
• Quimiosintéticos: si procede de reacciones exergónicas en las que intervienen moléculas inorgánicas sencillas, como el amoniaco, el azufre, el hidrógeno o el hierro.

En la nutrición heterótrofa se emplea como fuente de carbono moléculas orgánicas más complejas que han sido elaboradas por los organismos autótrofos. Como fuente de energía utilizan la energía química procedente de reacciones químicas, por lo que se les puede llamar quimioheterótrofos.

Etapas de la Nutrición Celular

Ingestión

Es la penetración de sustancias en la célula, para lo cual han de atravesar la membrana plasmática. Habrá sustancias que pasen con facilidad, mientras que otras se lo impide el carácter hidrófobo de la membrana. El paso de moléculas a través de la membrana depende de varios factores:

• Liposolubilidad molecular: si una molécula es soluble en lípidos, atraviesa la membrana con gran facilidad.
• Gradiente electroquímico: las moléculas tienden a ir de las zonas de mayor a menor concentración o hacia las áreas donde predominen las cargas opuestas.
• Tamaño: las moléculas pequeñas atraviesan la membrana con más facilidad que las grandes.

Transporte de Iones y Moléculas Pequeñas

La membrana celular presenta una permeabilidad selectiva. Las moléculas pequeñas pueden atravesar la membrana mediante dos tipos de mecanismo: transporte pasivo y transporte activo.

Transporte Pasivo

El paso de moléculas e iones a través de la membrana sin consumo de energía a favor de gradiente, tanto de concentraciones (de la zona de mayor a la de menor concentración), como eléctrico (de la zona de mayor potencial a la de menor). La conjunción de ambos gradientes recibe el nombre de gradiente electroquímico.

• Difusión simple: Es necesario que la sustancia a transportar sea soluble en la membrana. Intervienen proteínas transportadoras. Pasan así las moléculas pequeñas y solubles en lípidos.
• Difusión facilitada: El paso de moléculas polares se realiza mediante un mecanismo de transporte que utiliza proteínas transmembranas que pueden ser de dos tipos:
  • Las proteínas de canal en la que se forman unos poros hidrofílicos que atraviesan la membrana.
  • Las proteínas permeasas se unen a la molécula a transportar y las liberan de nuevo en el lado opuesto de la membrana, mediante un cambio de conformación reversible.

Transporte Activo

Se trata de un transporte que se realiza en contra de gradiente electroquímico. Para realizarse se requiere un aporte de energía y la presencia de proteínas transportadoras específicas. En las células animales destaca la llamada bomba sodio-potasio. Se trata de un transporte activo primario. Este transporte es el encargado de mantener la diferencia de potencial que existe en todas las membranas en las que el interior está cargado negativamente con respecto al exterior.

• Bomba sodio-potasio: que funciona contra gradiente expulsando Na+ del interior e introduciendo K+ del exterior. Es una enzima capaz de hidrolizar el ATP, para lo que necesita sodio y potasio. Por cada molécula de ATP hidrolizado se transportan tres iones sodio hacia el exterior de la célula y entran dos iones potasio.
• Canal de fuga del potasio: que opera a favor de gradiente y permite la salida de potasio hacia el exterior celular. Colabora en la acumulación de iones con carga positiva en el exterior, quedando el interior de la célula cargado negativamente.

Transporte activo secundario por el que pasan dos sustancias por el mismo transportador.

• Simporte: Por el transportador pasan dos sustancias diferentes en un mismo sentido, una a favor de gradiente y la otra en contra.
• Antiporte: Se intercambian dos moléculas en el mismo transportador, pasando una a favor de gradiente de concentración y la otra en contra.

Transporte de Macromoléculas

La membrana plasmática también permite incorporar y expulsar moléculas de gran tamaño.

• Endocitosis: la célula incorpora partículas por medio de una invaginación de la membrana, que se estrangula y se transforma en una vesícula interior.
  • Pinocitosis: Es la introducción inespecífica de líquido extracelular o de pequeñas partículas sólidas disueltas en agua mediante la formación de pequeñas vesículas pinocíticas.
  • Endocitosis mediada por receptor: es la introducción altamente específica de líquido extracelular. Se forma una invaginación de la membrana, formándose una vesícula denominada endosoma, que encierra al ligando y lo introduce en la célula.
  • Fagocitosis: Ingestión de partículas de gran tamaño. Es un proceso regulado por receptores específicos. Se forman grandes vesículas llamadas fagosomas.
• Exocitosis: La célula expulsa diversas sustancias. Las vesículas se fusionan con la membrana y se abren al exterior, al que expulsan su contenido. Se aumenta la superficie de la membrana plasmática.

Digestión Intracelular

La digestión consiste en la transformación de los nutrientes incorporados en alimento utilizable por las células. Para poder ser asimilados, los lisosomas primarios vierten sus enzimas digestivas en la vacuola endocítica. Los productos de la digestión tienen un tamaño molecular suficientemente pequeño para atravesar la membrana del lisosoma secundario, pasar al citosol. Por su parte, las sustancias no digeridas quedan englobadas en el lisosoma residual y son eliminadas por un proceso de exocitosis. La eliminación de los residuos de la digestión se denomina defecación.

Metabolismo

Los nutrientes tras ser digeridos por las enzimas hidrolíticas atraviesan la membrana de la vacuola alimenticia y se difunden por el citoplasma. Para fabricar moléculas propias de la célula y para obtener energía necesaria para llevar a cabo todas las funciones vitales.

Excreción y Secreción

La célula elimina al exterior una serie de productos que son consecuencia del metabolismo, para lo cual han de atravesar la membrana plasmática. Se habla de excreción cuando se trata de productos de desecho procedentes del catabolismo que pueden resultar perjudiciales, mientras que se habla de secreción cuando las sustancias eliminadas proceden del anabolismo y tienen utilidad para la propia célula o para otras.