Nutrición autótrofa: características, etapas, tipos, ejemplos
La nutrición autótrofa es un proceso que ocurre en los organismos autótrofos, donde, a partir de sustancias inorgánicas, se producen los compuestos necesarios para el mantenimiento y desarrollo de estos seres vivos. En este caso, la energía proviene de la luz solar o de algunos compuestos químicos.
Por ejemplo, las plantas y algas son organismos autótrofos, ya que producen su propia energía; no necesitan alimentarse de otros seres vivos. Al contrario, los animales herbívoros, omnívoros o carnívoros son heterótrofos.
Tomando en consideración el tipo de fuente empleada en el procedimiento de nutrición, existen organismos fotoautótrofos y quimioautótrofos. Los primeros obtienen la energía de la luz solar y están representados por las plantas, las algas y algunas bacterias fotosintéticas.
Por otra parte, los quimioautótrofos utilizan diversos compuestos inorgánicos reducidos, como el hidrógeno molecular, para realizar los procedimientos que le permiten obtener sus nutrientes. Este grupo se encuentra integrado por las bacterias.
Índice del artículo
- 1 Características
- 2 Ambientes extremos
- 3 Etapas de nutrición autótrofa
- 4 Tipos
- 5 Ejemplos de seres vivos con nutrición autótrofa
- 6 Referencias
El primer principio de la termodinámica establece que la energía no se destruye ni se crea. Esta sufre transformaciones en otros tipos de energía, diferentes a la fuente original. En este sentido, en la nutrición autótrofa, la energía química y la solar es convertida en varios subproductos, como la glucosa.
La nutrición autótrofa es propia de los seres autótrofos, quienes conforman la base de todas las cadenas alimentarias. En este sentido, la energía es transferida desde los autótrofos a los consumidores primario que los consumen y luego a los carnívoros que devoran a los primarios.
Así, una planta, como organismo autótrofo o productor, es el alimento principal de los ciervos (consumidor primario) y el león de montaña (consumidor secundario), caza y consume al venado. Cuando el león muere, los microorganismos y las bacterias actúan sobre la materia descompuesta, y la energía vuelve nuevamente a la tierra.
En los respiraderos hidrotermales, la bacteria autotrófica es el organismo productor de la red alimentaria. Los mejillones y los caracoles son los consumidores primarios, que se alimentan de las bacterias. A su vez, el pulpo, incluye en su dieta a dichos moluscos.
Cloroplastos
Los cloroplastos son orgánulos ovalados que se encuentran en las células de las plantas y de las algas. Están rodeados por membranas y en su interior ocurre el proceso de la fotosíntesis.
Los dos tejidos membranosos que los rodean tienen una estructura continua, que los delimitan. La capa externa es permeable, debido a la presencia de porinas. En cuanto a la membrana interna, contiene proteínas, que se encargan del transporte de sustancias.
En la parte interior tiene una cavidad, conocida como estroma. Allí están los ribosomas, lípidos, gránulos de almidón y el ADN circular bicatenario. Además, poseen unos sáculos llamados tilacoides, cuyas membranas contienen los pigmentos fotosintéticos, lípidos, enzimas y proteínas.
Pigmentos fotosintéticos
Estos pigmentos absorben la energía proveniente de la luz del sol, para que sea procesada por el sistema fotosintético.
Clorofila
La clorofila es un pigmento de color verde que está formado por un anillo de una cromoproteína llamada porfirina. Alrededor de esta, los electrones migran libremente, lo que ocasiona que el anillo tenga el potencial de ganar o de perder electrones.
Debido a esto, posee el potencial de facilitar a otras moléculas los electrones que están energizados. Así, la energía solar es captada y transmitida a otras estructuras fotosintéticas.
Existen diversos tipos de clorofila. La clorofila a está en las plantas y en las algas. La de tipo b, se encuentra en las plantas y en las algas verdes. Por otra parte, la clorofila c está presente en los dinoflagelados y la de tipo d, la poseen las cianobacterias.
Carotenoides
Al igual que otros pigmentos fotosintéticos, los carotenoides captan la energía luminosa. Sin embargo, además de esto, contribuyen a disipar el exceso de radiaciones absorbidas.
Los carotenoides carecen de la capacidad de utilizar directamente la energía lumínica para la realización de la fotosíntesis. Estos transfieren la energía absorbida a la clorofila, por lo que son considerados como pigmentos accesorios.
Muchos quimioautótrofos, entre los que se encuentran las bacterias nitrificantes, se distribuyen en lagos, mares y en el suelo. Sin embargo, algunos otros suelen vivir en algunos ecosistemas poco usuales, donde existen los químicos necesarios para realizar la oxidación.
Por ejemplo, las bacterias que habitan en los volcanes activos, oxidan el azufre para elaborar sus alimentos. También, en Parque Nacional de Yellowstone, en Estados Unidos, existen bacterias que se localizan en las aguas termales. Así mismo, algunas viven en la profundidad del océano, cercana a los respiraderos hidrotermales.
En esta área, el agua se filtra a través de una grieta en las rocas calientes. Esto ocasiona que al agua marina queden incorporados diversos minerales, entre los que se encuentra el sulfuro de hidrógeno, que es empleado por las bacterias para la quimiosíntesis.
De manera general, la nutrición autótrofa se desarrolla en tres fases. Estas son:
En este proceso, las moléculas inorgánicas reducidas, como el amoníaco, y las moléculas inorgánicas sencillas, como las de sales, agua y dióxido de carbono, traspasan la membrana celular semipermeable, sin que esto le ocasione a la célula ningún gasto de energía.
Por otra parte, en los organismos fotoautótrofos ocurre la captación de la energía lumínica, que es la fuente utilizada para la realización del proceso de la fotosíntesis.
Durante la nutrición autótrofa, en el citoplasma celular ocurren un conjunto de reacciones químicas. Como resultado de estos procesos, se obtiene la energía bioquímica que será empleada por la célula para el cumplimiento de sus funciones vitales.
Esta fase final consiste en la eliminación, a través de la membrana celular semipermeable, de todos los productos de desecho que provienen del metabolismo nutricional.
Tomando en consideración el tipo de fuente de energía utilizada, la nutrición autotrófica se clasifica de dos formas, la fotoautotrófica y la quimioautotrófica.
Los fotoautótrofos son organismos que obtienen la energía para elaborar los compuestos orgánicos a partir de la luz solar, proceso que recibe el nombre de fotosíntesis. A este grupo pertenecen las algas verdes, las plantas y algunas bacterias fotosintéticas.
La fotosíntesis ocurre en los cloroplastos y presenta dos fases. La primera es la luminosa. En esta, existe una disociación de la molécula de agua, para lo cual se utiliza la energía lumínica. El producto de esta fase son las moléculas de ATP y NADPH.
Dicha energía química se utiliza en la segunda etapa del proceso, conocida como fase oscura. Esta ocurre en el estroma de los cloroplastos y recibe ese nombre porque no requiere de energía luminosa para que los procesos químicos puedan concretarse.
El NADPH y el ATP, producto de la fase luminosa, se emplean para sintetizar la materia orgánica, como la glucosa, utilizando el dióxido de carbono, sulfatos y como fuente de nitrógeno, los nitritos y nitratos.
Los organismos quimioautótrofos, representados por las bacterias, son capaces de emplear compuestos inorgánicos reducidos como base para el metabolismo respiratorio.
De igual manera que los fotoautótrofos, este grupo utiliza el anhídrido carbónico (CO2) como la principal fuente de carbono, siendo asimilado de la misma forma, por las reacciones del ciclo de Calvin. Sin embargo, a diferencia de estos, los quimioautótrofos no utilizan la luz solar como fuente de energía.
La energía que requieren es producto de la oxidación de algunos compuestos inorgánicos reducidos, tales como el hidrógeno molecular, el hierro ferroso, el sulfuro de hidrógeno, el amoníaco y varias formas reducidas del azufre (H2S, S, S2O3-).
Actualmente, los quimioautótrofos se encuentran comúnmente en aguas profundas, donde la luz solar es casi nula. Muchos de estos organismos necesitan vivir alrededor de respiraderos volcánicos. De esta manera el ambiente está lo suficientemente cálido para que el proceso metabólico ocurra a un ritmo elevado.
Salvo pocas excepciones, como la venus atrapamosca (Dionaea muscipula) que puede atrapar insectos y digerirlos por acción enzimática, todas las plantas son exclusivamente autotróficas.
Las algas verdes son un grupo parafilético de las algas, que están estrechamente relacionadas con las plantas terrestres. Actualmente existen más de 10.000 especies diferentes. Generalmente viven en diversos hábitats de agua dulce, aunque pudieran encontrarse en algunos mares del planeta.
Este grupo tiene pigmentos como clorofila a y b, xantofilas, β-caroteno y algunas sustancias de reserva, como el almidón.
Ejemplos:
–Ulva lactuca, conocida como lamilla, es un alga verde que crece en la zona intermareal de la gran mayoría de los océanos. Tiene unas particulares hojas largas, con bordes rizados, que le dan un aspecto de lechuga.
Esta especie se encuentra dentro del grupo de las algas comestible. Además, se utiliza en la industria cosmética, en la elaboración de productos hidratantes.
– Volvox aureus habita en aguas dulces, formado colonias esféricas de aproximadamente 0,5 milímetros. Estas agrupaciones están formadas por alrededor de 300 a 3200 células, que se encuentran interconectadas por fibras de plasma. En los cloroplastos se encuentra acumulado almidón y tienen pigmentos fotosintéticos como la clorofila a, b y ß-caroteno.
Las cianobacterias, anteriormente eran conocidas por los nombres de cloroxibacterias, algas verde-azuladas y algas verdeazules. Esto se debe a que posee pigmentos clorofílicos, que le dan ese tono verde. También, tienen una morfología similar a las algas.
Estas son un filo de bacterias, integrado por las únicas procariotas con la capacidad de utilizar la luz solar como energía y el agua, como fuente de electrones para la fotosíntesis.
La bacteria Acidithiobacillus ferrooxidans obtiene la energía del hierro ferroso. En este proceso, los átomos de hierro insolubles en el agua se convierten en una forma molecular soluble en esta. Esto ha permitido que dicha especie sea utilizada para extraer el hierro de algunos minerales, donde no pudieron ser eliminados de manera convencional.
Estas bacterias transforman el sulfuro de hidrógeno, producto de la descomposición de la materia orgánica, en sulfato. Dicho compuesto es utilizado por las plantas.
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