Nutrición celular: proceso y nutrientes
La nutrición celular es el proceso por el que las células procesan y transforman la energía química contenida en los enlaces de las distintas moléculas que reciben, con el fin de desarrollarse, moverse, multiplicarse y mantener su homeóstasis interna.
Con el término nutrición nos referimos, en líneas generales, al proceso de asimilación de los alimentos por los organismos vivos, y al empleo de los nutrientes derivados de estos alimentos para el crecimiento, el metabolismo y la reparación de los tejidos corporales.
La nutrición celular es el estudio de la nutrición de los distintos tipos de células que componen a un organismo (bien sea unicelular o multicelular) y es básicamente el análisis de cómo los nutrientes, tomados por una célula de sus alrededores, son empleados como:
– Sustratos biosintéticos.
– Sustratos para el metabolismo energético.
– Sustratos para la catálisis de cualquiera de los dos procesos anteriores.
– Componentes estructurales de los orgánulos celulares.
Índice del artículo
Las células son entidades sumamente dinámicas y activas que dependen de una serie de procesos y reacciones químicas internas para funcionar.
Para que la vida celular sea posible, es necesario que una célula sea capaz de recibir o tomar del entorno que la rodea los elementos necesarios para fabricar o producir sus componentes internos, así como los compuestos energéticos de los cuales obtener la suficiente energía para llevar a cabo dichos procesos.
Todas las células, bien sean heterótrofas (que obtienen su alimento de otros organismos) o autótrofas (que son capaces de producir su propio alimento) necesitan, en mayor o menor medida, del ingreso de nutrientes “clave” para su adecuado funcionamiento.
En los organismos unicelulares estos nutrientes generalmente son obtenidos a partir del medio ambiente y muchas veces son “pre-procesados” por enzimas secretadas por estos mismos (u otros) con el fin de hacerlos más “asimilables” o “transportables”.
Para las células de los organismos multicelulares el similar, pues las células no solo dependen de lo que consideramos “nutrientes” del entorno, sino que también necesitan de una variedad de sustancias químicas producidas endógenamente por los sistemas corporales para funcionar, a saber:
– hormonas
– factores de crecimiento
– vitaminas
– proteínas transportadoras
– elementos de la matriz extracelular
Es importante mencionar que las células necesitan unos nutrientes específicos, no solo para su funcionamiento y supervivencia, sino también para su multiplicación y diferenciación.
Estos se conocen como nutrientes esenciales y se denominan así porque no pueden ser sintetizados internamente en las cantidades requeridas por la célula; por ende, deben ser adquiridos del medio extracelular.
Además de los nutrientes esenciales, las células necesitan de otros nutrientes que podemos llamar nutrientes energéticos, como los monosacáridos, ácidos grasos y/o aminoácidos. De estos nutrientes las células extraen enormes cantidades de energía que les es útil para llevar a cabo sinnúmero de procesos.
Los requerimientos de nutrientes esenciales y energéticos pueden ser muy variables dependiendo del tipo de célula de que se trate, especialmente si hablamos de células animales (usualmente heterótrofas) o de células vegetales (típicamente autótrofas).
Además de los nutrientes mencionados hay otro componente fundamental para la vida celular: el agua. Todas las células, sea del organismo que sean, necesitan estar en ambientes acuosos y no es ninguna sorpresa que es allí donde deben estar disueltos o solubilizados los nutrientes que estas necesitan.
Las condiciones de tal ambiente acuoso, entiéndase el pH, la osmolaridad, la temperatura, la densidad y la concentración de nutrientes, determina, en gran medida, los requerimientos nutricionales y energéticos de una célula.
La nutrición celular consiste básicamente en tres procesos fundamentales:
– la absorción o transporte de los nutrientes hacia el citosol
– el procesamiento de dichos nutrientes
– la excreción o eliminación de los desechos o del material no utilizado
La etapa de absorción o transporte de los nutrientes hacia el citosol es conseguida gracias a los procesos endocíticos, por medio de los cuales las células pueden introducir moléculas pequeñas, medianas e incluso grandes complejos u ¡otras células enteras!
La endocitosis puede ser por fagocitosis, que es la toma de materia particulada (o de otra célula) o por pinocitosis, que es la toma de partículas líquidas.
Estos dos procesos pueden ser muy inespecíficos, a menos de que involucren la presencia de receptores y ligandos especiales, de modo que ocurre un reconocimiento específico de las moléculas a ser transportadas a través de la membrana.
La endocitosis, sea del tipo que sea, consiste en el “plegamiento” de la membrana plasmática alrededor del material que será endocitado y la formación de una “vesícula” que se internaliza en la célula. Estas vesículas son transportadas internamente por la ruta endocítica, cuyo destino final suele ser el lisosoma.
Los lisosomas son orgánulos celulares cargados de numerosas enzimas hidrolíticas que se encargan de la degradación o “digestión” de los materiales internalizados y de la posterior liberación de los elementos fundamentales que los componen.
Difusión simple y facilitada
Algunas moléculas, de acuerdo con sus características físicas y químicas, pueden atravesar libremente la membrana celular, por lo que entran por simple difusión.
Otras moléculas o compuestos nutricionales del medio extracelular ingresan por transporte activo o por difusión facilitada, lo que significa que existen sistemas especiales para su transporte, requiera o no de gasto energético.
Cuando los nutrientes necesarios son introducidos al citosol por endocitosis, estos son descompuestos en “partes más pequeñas” por los lisosomas o por algunas enzimas libres en el citosol.
Estas “partes más pequeñas” son las que la célula utiliza como fuente de carbono y energía para los procesos metabólicos, bien sea para la extracción y/o conversión de energía o para la síntesis de nuevos elementos celulares.
Aunque las células son muy eficientes en la explotación de los nutrientes que obtienen de su alrededor, muchas veces hay moléculas o compuestos que no pueden descomponer en partes más pequeñas, o simplemente hay sustancias que se producen durante la degradación que pueden ser tóxicas y necesitan ser eliminadas.
Esta eliminación es lo que conocemos como excreción y consiste en extraer del medio intracelular todo aquello que no fue utilizado o lo que es un subproducto “peligroso” del procesamiento de los nutrientes absorbidos.
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