LA FUNCIÓN DE NUTRICIÓN
La nutrición es el conjunto de procesos por los que la célula intercambia materia y energía con el medio. La célula toma del exterior los nutrientes y los transforma con dos objetivos: la fabricación de nuevos materiales celulares y la obtención de energía. El proceso tiene pues varias fases: entrada, transformación y salida de los materiales.
LA INGESTIÓN:
El intercambio de materia se produce a través de la membrana plasmática, que tiene permeabilidad selectiva. Las imágenes muestran la estructura de la membrana plasmática según el modelo de mosaico fluido de Singer y Nicholson (bicapa lipídica con proteínas).
Los fosfolípidos forman la estructura básica de la membrana. Los glucolípidos se sitúan en la cara externa de la membrana y el colesterol se intercala entre los fosfolípidos dándole consistencia a la membrana y regulando su fluidez y llega a representar el 20% de su composición en células eucariotas animales.
Las proteínas pueden atravesar la membrana o estar próximas a la superficie. En el caso de las glucoproteínas, la parte glucídica se sitúa en la parte externa de la membrana.
- El transporte pasivo se caracteriza porque no hay gasto de energía y el movimiento de las moléculas tienen lugar desde donde hay una mayor concentración de las mismas hasta donde la concentración es menor.
Dentro del transporte pasivo tenemos la difusión: para sustancias de pequeño tamaño como sales minerales y gases como el oxígeno o dióxido de carbono.
- El transporte activo requiere energía y se realiza a través de moléculas transportadoras que necesitan ATP. Tiene lugar a través de proteínas, que constituyen canales o bombas para transportar iones o sustancias de gran tamaño.
La entrada en la célula de macromoléculas se realiza mediante vesículas. La membrana se hunde y engloba a la sustancia formando una vesícula que la incorpora al citoplasma. Este proceso se llama endocitosis y se produce continuamente en los leucocitos que fagocitan a los virus que entran en el organismo (fagocitosis).
EL METABOLISMO:
Se llama metabolismo al conjunto de reacciones químicas que sufren los nutrientes en el interior de la célula. Los nutrientes almacenan energía química en sus enlaces. El metabolismo comprende dos aspectos:
- Anabolismo: reacciones por las que, a partir de sustancias sencillas y pobres en energía, se originan sustancias más complejas y ricas en energía. En el anabolismo se consume energía, que queda almacenada en forma de energía química en los enlaces. Se trata de reacciones de síntesis.
-Catabolismo: reacciones por las que a partir de sustancias complejas se forman otras más sencillas y se libera la energía almacenada en sus enlaces. Se trata de reacciones de degradación. La energía liberada se usará para el anabolismo, movimiento, etc.
La moneda energética de la célula es el adenosíntrifosfato (ATP), cuyos enlaces son ricos en energía. Cuando en un proceso se libera energía se sintetiza ATP a partir de ADP y P y cuando se necesita energía el ATP se transforma en ADP y P.
Todos los seres vivos necesitan sustancias orgánicas ricas en energía para obtener de ellas energía en forma de ATP y para sintetizar sus propios materiales. Según la forma de obtener estas sustancias orgánicas, los seres vivos se clasifican en autótrofos y heterótrofos.
Los seres autótrofos se alimentan de materia inorgánica (agua, sales y dióxido de carbono) y captan energía libre del medio, usándola para fabricar su propia materia orgánica con la que obtendrán energía en forma de ATP mediante el catabolismo y elaborar sus propios materiales mediante el anabolismo. La mayoría son fotosintéticos ya que usan la energía del sol. Son los vegetales verdes, las cianobacterias y algunas bacterias.
Los organismos heterótrofos se alimentan tanto de sustancias orgánicas como inorgánicas. Deben tomar materia orgánica del exterior y mediante el catabolismo obtienen energía en forma de ATP y fabrican sus materiales mediante anabolismo. Son heterótrofos los animales, los vegetales sin clorofila y la mayoría de las bacterias.
El proceso catabólico más importante es la respiración celular, que consiste en la degradación por oxidación de sustancias orgánicas, liberando energía que se almacena en forma de ATP. Las sustancias orgánicas usadas son monosacáridos, aminoácidos y ácidos grasos, aunque la más importante es la glucosa. Estas sustancias son oxidadas por el oxígeno, perdiendo electrones, que van ligados a protones, en forma de átomos de hidrógeno. El aceptor de electrones es el oxígeno, que al reducirse forma agua.
- Respiración aerobia: el aceptor de electrones es el oxígeno y los productos finales son agua y dióxido de carbono, muy pobres en energía. En este proceso se libera mucha energía y lo realizan la mayoría de los seres unicelulares y las células de todos los organismos pluricelulares.
La ecuación global es:
C6
H12 O6 + 6 O2
→ 6 CO2 + 6 H2 O +
686 KCAL/MOL
El proceso tiene dos fases:
- Fase anaerobia (glucolisis): se produce en el citoplasma. La glucosa se rompe en dos moléculas de piruvato.
- Fase aerobia: tiene lugar en las mitocondrias y requiere oxígeno. Consta de dos etapas, el ciclo de Krebs (en la matriz mitocondrial) y la fosforilación oxidativa (en las crestas mitocondriales).
Otro proceso catabólico de gran importancia es la fermentación. Se trata de un proceso anaeróbico (sin oxígeno) realizado por levaduras y ciertas bacterias en el que el aceptor de electrones es una sustancia orgánica. Se libera poca energía y se forma una sustancia también orgánica. Dependiendo de qué sustancia sea hay distintos tipos de fermentaciones; En la fermentación alcohólica se produce alcohol (etanol), en la láctica se produce ácido láctico. Las fermentaciones intervienen en la elaboración de alimentos con el pan, la cerveza, el yogur, el vino, etc. La llevan a cabo levaduras y el músculo estriado.
El proceso anabólico más importante es la fotosíntesis, que consiste en la transformación de materia inorgánica en orgánica usando la energía de la luz del sol, que se transforma en energía química de enlace de las sustancias obtenidas. La captación de la luz solar se realiza gracias a la clorofila, sustancia responsable del color verde de los vegetales y que se almacena en los cloroplastos.
La ecuación global es:
6 CO2 + + 6 H2 O + SALES MINERALES → C6 H12 O6 + + 6 O2
- Fase luminosa: consiste en la captación de la energía luminosa y su transformación en energía química. El agua, que actúa como donador de electrones, se por la luz (fotolisis), liberando protones, electrones y oxígeno.
- Fase oscura (ciclo de Calvin): se puede realizar tanto en presencia como en ausencia de luz. En ella se reduce el dióxido de carbono y se sintetiza la glucosa, usando el ATP y el poder reductor obtenido de la fase luminosa.
LA EXCRECIÓN
Es la eliminación de sustancias de desecho y toxinas desde el interior de la célula. Se lleva a cabo por exocitosis de vesículas procedentes del aparato de Golgi.
LA FUNCIÓN DE RELACIÓN
La relación es la capacidad de una célula de responder ante un estímulo que puede ser físico (cambios de temperatura o luminosidad) o químicos (cambios de salinidad en el medio).
Las respuestas pueden ser estáticas o dinámicas.
Los movimiento de los seres unicelulares se llaman taxias y son respuestas a estímulos para capturar alimento o huída ante un peligro. En los pluricelulares, sólo algunas células pueden realizar movimientos que les permiten agitarse o capturar partículas. El citoesqueleto está muy relacionado con el movimiento. Sus fibras y filamentos forman estructuras contráctiles en el citoplasma celular y prolongaciones vibrátiles hacia el exterior que permiten el movimiento de la célula.
Los movimientos celulares son de tres tipos:
-ameboide: la célula emite unas prolongaciones llamadas pseudópodos que sirven para capturar partículas. Es típico de la ameba.
- vibrátil: la célula hace vibrar unos filamentos de su superficie, que pueden ser pequeños y numerosos (cilios) o largos y poco numerosos (flagelos). Es propio del paramecio, bacterias y espermatozoides.
- contráctil: mediante filamentos contráctiles. Es el caso de la vorticela, cuyo pedúnculo se contrae o se alarga.
FUNCIÓN DE REPRODUCCIÓN
La reproducción celular es la capacidad de una célula (célula madre) de dividirse en dos o más células hijas.
Durante este proceso la célula madre crece de tamaño y el ADN y los orgánulos se duplican antes de que se divida. Los tipos de división celular son:
- Bipartición: la célula madre se divide en dos células hijas de igual tamaño. Así se reproducen las bacterias, muchos protozoos y las células de los organismos pluricelulares.
- Gemación: la célula madre se divide en dos células hija, una de menor tamaño (yema) que se desarrolla sobre la otra. Es la forma de división de hongos unicelulares como las levaduras.
- Esporulación: la célula madre forma muchas células hija (esporas) que permanecen dentro de ella hasta que se rompe la membrana. Así se reproducen los hongos, muchas plantas y algunos protozoos.
