domingo, 11 de marzo de 2012

Funciones de nutrición

FUNCIONES DE NUTRICIÓN. CELULAS EUCARIOTAS

·         CONCEPTO Y TIPOS

Nutrición es la obtención de materia y energía del medio y su posterior transformación en forma útil para la célula.

Existen dos estrategias para obtener la materia y la energía:
 

-      Los autótrofos (fabrican su alimento) utilizan la energía luminosa, en general, para transformar la materia inorgánica (CO2, H2O y sales minerales) en monómeros que sirven como fuente de materia y energía utilizable por la célula.
 
-      Los heterótrofos (se alimentan de otros)  precisan materia orgánica (alimentos) elaborada por otros seres vivos que primero son incorporados al medio interno celular y luego transformados en monómeros, utilizables por la célula para fabricar su propia materia y liberar la energía que contienen para la realización de las funciones vitales.


La nutrición heterótrofa consta de una serie de fases; La Ingestión es la incorporación de los alimentos a la célula a través de la membrana plasmática por difusión simple, difusión facilitada, transporte activo, endo, pino o fagocitosis, según el tamaño y naturaleza de los alimentos. Algunos protozoos presentan incluso una“boca”. La Digestión Intracelular por la acción de los enzimas digestivos que contienen los lisosomas que transforman los polímeros en monómeros que pasan al citoplasma. Metabolismo celular por el que los monómeros producidos durante la digestión, en el citoplasma  se integran en unas reacciones químicas que conducen a su degradación, su rotura, en el catabolismo para obtener energía, o se incorporan como tales para formar los polímeros celulares, son las reacciones del anabolismo que precisan energía para unir los monómeros. El metabolismo es igual para autótrofas y heterótrofas, diferenciándose, solamente en la forma de obtener los monómeros. Los restos indigeribles de la digestión formaran un cuerpo residual que “puede” ser vertido al exterior por exocitosis a través de la membrana.


·         INGESTIÓN

La incorporación de los alimentos al interior celular se realiza por unos mecanismos de membrana que dependen del tamaño de los mismos. Las pequeñas moléculas son introducidas por difusión simple o facilitada sin consumo de energía, siempre de mayor a menor concentración, a favor del gradiente electroquímico o por transporte activo con consumo de energía a favor o contra gradiente de concentración y/o eléctrico como ya describimos al hablar de la membrana plasmática.

El transporte de macromoléculas-moléculas de gran tamaño- como virus o bacterias, no penetran en la célula por los mecanismos de transporte ya descritos, lo hacen por endocitosis.

En el proceso de Endocitosis, la membrana plasmática de la célula se invagina y engloba partículas del exterior formando una vesícula que pasa al interior como vesícula de endocitosis. Este es un proceso activo, consume energía y para el que las células poseen en su cara externa unos receptores específicos para cada macromolécula a las que se unen, una vez unidos, los receptores difunden lateralmente hasta unas zonas deprimidas de la membrana donde se acumulan, invaginando la membrana hasta estrangularse por la acción de unas proteínas contráctiles de su cara interna, con actividad ATPasica, se forman las vesículas de endocitosis.

Según el tamaño de las macromoléculas a introducir y de las vesículas subsiguientes se habla de Pinocitosis (célula que bebe) para los líquidos y pequeñas partículas sólidas que realizan todas las células. Fagocitosis, es la ingestión de partículas de gran tamaño que forman grandes vesículas o vacuolas de fagocitosis visibles incluso al microscopio óptico, este tipo de endocitosis la realizan los protozoos heterótrofos o ciertas células especializadas de los pluricelulares, como los glóbulos blancos, macrófagos y neutrófilos que ingieren partículas extrañas. La fagocitosis se produce tras la formación de seudópodos (evaginaciones transitorias del citoplasma y de la membrana celular) que rodean las partículas que van a ser ingeridas hasta originar una vesícula de fagocitosis.
La exocitósis sería el proceso contrario a las anteriores, utilizado por las células para expulsar sustancias en vesículas, típica de las células secretoras. Las vesículas de secreción (procedentes del A. de Golgi, aunque su contenido puede proceder del R. E. y/o A. de Golgi) son transportadas intracelularmente por unos microtúbulos y terminan por fusionarse con la membrana plasmática gracias a interacciones con los microfilamentos de actina de la membrana. Su finalidad es secretar sustancias (glándulas exo y endocrinas) del glicocáliz, de la pared celular vegetal, excreción (egestion, defecación) de los desechos (restos indigeribles) de la digestión intracelular (en los pluricelulares se conservan en el interior de la célula como cuerpos residuales)


Estos mecanismos de transporte están basados en las propiedades de los lípidos de la membrana, autosellado para la endo y pinocitosis y autoensamblaje para la exocitosis por los que las membranas se acortan o alargan sin perder continuidad como ya vimos al estudiar la membrana.

·         DIGESTIÓN INTRACELUAR Y EGESTIÓN:

La realizan los lisosomas que son pequeñas vesículas membranosas llenas de enzimas digestivas hidrolasas ácidas, rompen con H2O aquellos enlaces que la desprenden durante su formación, glucosílico, peptídico, ester, la mayoría de los enlaces en la materia orgánica. Estas enzimas son fabricadas en el R.E.R. y completan su formación en el Ap. De Golgi. Posee un PH ácido (4-5) gracias a la actividad de una ATPasa de su membrana que bombea H+ a su interior hidrolizando ATP. La membrana de los lisosomas está revestida interiormente de proteínas glucosiladas que la protegen de sus propias proteasas. Son los lisosomas primarios que se desprenden del Ap. de Golgi por gemación y su acción puede ser de:

-      Heterofagia; Cuando se digieren materiales exógenos para su digestión intracelular como nutrición en unicelulares y pluricelulares primitivas, pero también como forma de defensa (leucocitos), limpieza (pulmón) o la reabsorción renal. Los lisosomas primarios se fusionan con una vacuola heterófágica.
 


-      Autofagia, común a todas las células animales y vegetales, se distingue de la heterofagia en el origen de las vacuolas digestivas que ahora se llaman de autofagia para la digestión de sus orgánulos dañados o envejecidos para lo que son envueltas en membrana del retículo endoplásmico o de Golgi… es la regeneración celular, también durante la apoptosis (muerte celular programada) durante la metamorfosis y también durante ayunos prolongados.


En cualquier caso, el lisosoma primario se fusiona con una vacuola de auto o heterofagia formándose un lisosoma secundario donde ocurre la digestión intracelular, la conversión de polímeros en monómeros gracias a los enzimas digestivos. Los monómeros, materiales aprovechables para la célula, salen al citoplasma gracias a la permeabilidad de estas membranas; quedando dentro los restos indigeribles junto a las hidrolasas, formando cuerpos residuales que son eliminados por exocitosis al medio acuático donde viven los unicelulares, mientras que en los pluricelulares deben permanecer en la célula pues su contenido ácido y enzimático dañaría las estructuras extracelulares. Estos cuerpos residuales se fusionan haciéndose de gran tamaño; acumulan un pigmento pardo, lipofucsina, y restos indigeribles  e indefecables. Este estreñimiento crónico de las células de los pluricelulares parece jugar un papel destacado en el envejecimiento celular.

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