NUTRICIÓ AUTÒTROFA: CARACTERÍSTIQUES, ETAPES, TIPUS, EXEMPLES - BIOLOGIA - 2025

La nutrició autòtrofa és un procés que passa en els organismes autòtrofs, on, a partir de substàncies inorgàniques, es produeixen els compostos necessaris per al manteniment i desenvolupament d'aquests éssers vius. En aquest cas, l'energia prové de la llum solar o d'alguns compostos químics.

Per exemple, les plantes i algues són organismes autòtrofs, ja que produeixen la seva pròpia energia; no necessiten alimentar-se d'altres éssers vius. A canvi, els animals herbívors, omnívors o carnívors són heteròtrofs.

Nutrició autòtrofa. Font: pixabay.com

Prenent en consideració el tipus de font emprada en el procediment de nutrició, hi ha organismes fotoautòtrofs i quimioautótrofos. Els primers obtenen l'energia de la llum solar i estan representats per les plantes, les algues i alguns bacteris fotosintètics.

D'altra banda, els quimioautótrofos utilitzen diversos compostos inorgànics reduïts, com l'hidrogen molecular, per realitzar els procediments que li permeten obtenir els seus nutrients. Aquest grup es troba integrat pels bacteris.

Característiques

- Conversió de l'energia

El primer principi de la termodinàmica estableix que l'energia no es destrueix ni es crea. Aquesta sofreix transformacions en altres tipus d'energia, diferents a la font original. En aquest sentit, en la nutrició autòtrofa, l'energia química i la solar és convertida en diversos subproductes, com la glucosa.

- Transferència d'energia

La nutrició autòtrofa és pròpia dels éssers autòtrofs, els que conformen la base de totes les cadenes alimentàries. En aquest sentit, l'energia és transferida des dels autòtrofs als consumidors primari que els consumeixen i després als carnívors que devoren als primaris.

Així, una planta, com a organisme autòtrof o productor, és l'aliment principal dels cérvols (consumidor primari) i el lleó de muntanya (consumidor secundari), caça i consumeix a l'cérvol. Quan el lleó mor, els microorganismes i els bacteris actuen sobre la matèria descomposta, i l'energia torna novament a la terra.

En els respiradors hidrotermals, el bacteri autotròfica és l'organisme productor de la xarxa alimentària. Els musclos i els cargols són els consumidors primaris, que s'alimenten de bacteris. Al seu torn, el pop, inclou en la seva dieta a aquests mol·luscs.

- Estructures i substàncies especialitzades

cloroplasts

cloroplast

Els cloroplasts són orgànuls ovalats que es troben en les cèl·lules de les plantes i de les algues. Estan envoltats per membranes i al seu interior passa el procés de la fotosíntesi.

Els dos teixits membranosos que els envolten tenen una estructura contínua, que els delimiten. La capa externa és permeable, a causa de la presència de porinas. Pel que fa a la membrana interna, conté proteïnes, que s'encarreguen de l'transport de substàncies.

A la part interior té una cavitat, coneguda com estroma. Allà hi ha els ribosomes, lípids, grànuls de midó i l'ADN circular bicatenari. A més, posseeixen uns sàculs anomenats tilacoides, les membranes contenen els pigments fotosintètics, lípids, enzims i proteïnes.

pigments fotosintètics

Aquests pigments absorbeixen l'energia provinent de la llum de el sol, perquè sigui processada pel sistema fotosintètic.

clorofil·la

clorofil·la

La clorofil·la és un pigment de color verd que està format per un anell d'una cromoproteína anomenada porfirina. Al voltant d'aquesta, els electrons migren lliurement, la qual cosa ocasiona que l'anell tingui el potencial de guanyar o de perdre electrons.

A causa d'això, posseeix el potencial de facilitar a altres molècules els electrons que estan energitzats. Així, l'energia solar és captada i transmesa a altres estructures fotosintètiques.

Hi ha diversos tipus de clorofil·la. La clorofil·la a està en les plantes i en les algues. La de tipus b, es troba en les plantes i en les algues verdes. D'altra banda, la clorofil·la c està present en els dinoflagel·lats i la de tipus d, la posseeixen els cianobacteris.

carotenoides

A l'igual que altres pigments fotosintètics, els carotenoides capten l'energia lluminosa. No obstant això, a més d'això, contribueixen a dissipar l'excés de radiacions absorbides.

Els carotenoides no tenen la capacitat d'utilitzar directament l'energia lumínica per a la realització de la fotosíntesi. Aquests transfereixen l'energia absorbida a la clorofil·la, pel que són considerats com a pigments accessoris.

ambients extrems

Els tardígrads, 1 Phylum conegut per la seva capacitat de sobreviure en ambients molt agrestes. Font: Willow Gabriel, Goldstein Lab, via Wikimedia Commons

Molts quimioautótrofos, entre els quals es troben els bacteris nitrificants, es distribueixen en llacs, mars i al terra. No obstant això, alguns altres solen viure en alguns ecosistemes poc usuals, on hi ha els químics necessaris per realitzar l'oxidació.

Per exemple, els bacteris que habiten en els volcans actius, oxiden el sofre per elaborar els seus aliments. També, en Parc Nacional de Yellowstone, als Estats Units, hi ha bacteris que es localitzen a les aigües termals. Així mateix, algunes viuen a la profunditat de l'oceà, propera als respiradors hidrotermals.

En aquesta àrea, l'aigua es filtra a través d'una esquerda en les roques calentes. Això fa que a l'aigua marina quedin incorporats diversos minerals, entre els quals es troba el sulfur d'hidrogen, que és emprat pels bacteris per a la quimiosíntesi.

Etapes de nutrició autòtrofa

De manera general, la nutrició autòtrofa es desenvolupa en tres fases. Aquestes són:

El pas de membrana i la captació d'energia

En aquest procés, les molècules inorgàniques reduïdes, com l'amoníac, i les molècules inorgàniques senzilles, com les de sals, aigua i diòxid de carboni, traspassen la membrana cel·lular semipermeable, sense que això li ocasioni a la cèl·lula cap despesa d'energia.

D'altra banda, en els organismes fotoautòtrofs ocorre la captació de l'energia lumínica, que és la font utilitzada per a la realització de el procés de la fotosíntesi.

metabolisme

Durant la nutrició autòtrofa, en el citoplasma cel·lular tenen lloc un conjunt de reaccions químiques. Com a resultat d'aquests processos, s'obté l'energia bioquímica que serà emprada per la cèl·lula per al compliment de les seves funcions vitals.

excreció

Aquesta fase final consisteix en l'eliminació, a través de la membrana cel·lular semipermeable, de tots els productes de rebuig que provenen de l'metabolisme nutricional.

tipus

Prenent en consideració el tipus de font d'energia utilitzada, la nutrició autotròfica es classifica de dues maneres, la fotoautotrófica i la quimioautotrófica.

fotoautótrofos

Els fotoautòtrofs són organismes que obtenen l'energia per elaborar els compostos orgànics a partir de la llum solar, procés que rep el nom de fotosíntesi. A aquest grup pertanyen les algues verdes, les plantes i alguns bacteris fotosintètics.

La fotosíntesi ocorre en els cloroplasts i presenta dues fases. La primera és la lluminosa. En aquesta, hi ha una dissociació de la molècula d'aigua, per a això s'utilitza l'energia lumínica. El producte d'aquesta fase són les molècules d'ATP i NADPH.

Aquesta energia química s'utilitza en la segona etapa de l'procés, coneguda com a fase fosca. Aquesta passa en l'estroma dels cloroplasts i rep aquest nom perquè no requereix d'energia lluminosa perquè els processos químics puguin concretar-se.

El NADPH i l'ATP, producte de la fase lluminosa, s'empren per sintetitzar la matèria orgànica, com la glucosa, utilitzant el diòxid de carboni, sulfats i com a font de nitrogen, els nitrits i nitrats.

quimioautótrofos

Nitrobacter és un gènere de bacteri quimiotròfia

Els organismes quimioautótrofos, representats pels bacteris, són capaços d'emprar compostos inorgànics reduïts com a base per al metabolisme respiratori.

De la mateixa manera que els fotoautòtrofs, aquest grup utilitza el diòxid de carboni (CO2) com la principal font de carboni, sent assimilat de la mateixa forma, per les reaccions de el cicle de Calvin. No obstant això, a diferència d'aquests, els quimioautótrofos no utilitzen la llum solar com a font d'energia.

L'energia que requereixen és producte de l'oxidació d'alguns compostos inorgànics reduïts, com ara l'hidrogen molecular, el ferro ferrós, el sulfur d'hidrogen, l'amoníac i diverses formes reduïdes de l'sofre (H2S, S, S2O3-).

Actualment, els quimioautótrofos es troben normalment en aigües profundes, on la llum solar és gairebé nul·la. Molts d'aquests organismes necessiten viure al voltant de respiradors volcànics. D'aquesta manera l'ambient està prou càlid perquè el procés metabòlic passi a un ritme elevat.

Exemples d'éssers vius amb nutrició autòtrofa

les plantes

Excepte poques excepcions, com la Venus atrapamosca (Dionaea muscipula) que pot atrapar insectes i digerir-per acció enzimàtica, totes les plantes són exclusivament autotròfiques.

algues verdes

Les algues verdes són un grup parafilètic de les algues, que estan estretament relacionades amb les plantes terrestres. Actualment hi ha més de 10.000 espècies diferents. Generalment viuen en diversos hàbitats d'aigua dolça, encara que poguessin trobar-se en alguns mars de la planeta.

Aquest grup té pigments com clorofil·la a i b, xantofilas, β-carotè i algunes substàncies de reserva, com el midó.

exemples:

- enciam de mar, coneguda com Lamilla, és una alga verda que creix a la zona intermareal de la gran majoria dels oceans. Té unes particulars fulles llargues, amb vores arrissats, que li donen un aspecte d'enciam.

Aquesta espècie es troba dins el grup de les algues comestible. A més, s'utilitza en la indústria cosmètica, en l'elaboració de productes hidratants.

- Volvox aureus habita en aigües dolces, format colònies esfèriques d'aproximadament 0,5 mil·límetres. Aquestes agrupacions estan formades per al voltant de 300 a 3200 cèl·lules, que es troben interconnectades per fibres de plasma. En els cloroplasts es troba acumulat midó i tenen pigments fotosintètics com la clorofil·la a, bi ß-carotè.

cianobacterias

Els cianobacteris, anteriorment eren conegudes pels noms de cloroxibacterias, algues verd-blavoses i algues verdeazules. Això es deu al fet que posseeix pigments clorofílicos, que li donen aquest to verd. També, tenen una morfologia similar a les algues.

Aquestes són un tall de bacteris, integrat per les úniques procariotes amb la capacitat d'utilitzar la llum solar com a energia i l'aigua, com a font d'electrons per a la fotosíntesi.

Bacteris de ferro (

El bacteri Acidithiobacillus ferrooxidans obté l'energia de l'ferro ferrós. En aquest procés, els àtoms de ferro insolubles en l'aigua es converteixen en una forma molecular soluble en aquesta. Això ha permès que aquesta espècie sigui utilitzada per extreure el ferro d'alguns minerals, on no van poder ser eliminats de manera convencional.

Bacteris incolors de l'sofre

Aquests bacteris transformen el sulfur d'hidrogen, producte de la descomposició de la matèria orgànica, en sulfat. Aquest compost és utilitzat per les plantes.

referències

1. Boyce A., Jenking CM (1980) Autotrophic nutrition. In: Metabolism, movement and control. Recuperat de link.springer.com.
2. Encyclopaedia Britannica (2019). Autotrophic metabolism. Recuperat de britannica.com
3. Kim Rutledge, Melissa McDaniel, Diane Boudreau, Tara Ramroop, Santanyí Teng, Erin Sprout, Hilary Costa, Hilary Hall, Jeff Hunt (2011). Autotroph. Recuperat de nationalgeographic.org.
4. F. Sage (2008). Autotrophs. Recuperat de sciencedirect.com.
5. Manrique, Esteve. (2003). Els pigments fotosintètics, una mica més que la captació de llum per a la fotosíntesi. Recuperat de researchgate.net.
6. Martine Altido (2018). Nutritional Types of Bacteria. Recuperat de sciencing.com.