Il Nutrizione cellulare è il processo attraverso il quale le cellule elaborano e trasformano l'energia chimica contenuta nei legami delle diverse molecole che ricevono, al fine di sviluppare, muovere, moltiplicarsi e mantenere la loro omeostasi interna.
Con il termine nutrizione si fa riferimento, in linea generale, al processo di assimilazione del cibo da parte degli organismi viventi, e all'utilizzo dei nutrienti derivati da questi alimenti per la crescita, il metabolismo e la riparazione dei tessuti corporei.
La nutrizione cellulare è lo studio della nutrizione dei diversi tipi di cellule che compongono un organismo (sia unicellulare che multicellulare) ed è fondamentalmente l'analisi di come i nutrienti, prelevati da una cellula dall'ambiente circostante, vengono utilizzati come:
- Substrati biosintetici.
- Substrati per il metabolismo energetico.
- Substrati per la catalisi di uno dei due processi precedenti.
- Componenti strutturali degli organelli cellulari.
Indice articolo
Le cellule sono entità altamente dinamiche e attive che dipendono da una serie di reazioni chimiche interne e processi per funzionare..
Affinché la vita cellulare sia possibile, è necessario che una cellula sia in grado di ricevere o prendere dall'ambiente che la circonda gli elementi necessari per fabbricare o produrre i suoi componenti interni, nonché i composti energetici da cui ottenere abbastanza energia per eseguire questi processi.
Tutte le cellule, beh eterotrofi (che ottengono il loro cibo da altri organismi) o autotrofi (che sono in grado di produrre il proprio cibo) necessitano, in misura maggiore o minore, dell'ingresso di nutrienti "chiave" per il loro corretto funzionamento.
Negli organismi unicellulari questi nutrienti sono generalmente ottenuti dall'ambiente e spesso vengono "pre-elaborati" da enzimi da essi secreti (o da altri) al fine di renderli più "assimilabili" o "trasportabili".
Per le cellule degli organismi multicellulari è simile, poiché le cellule non solo dipendono da ciò che consideriamo essere "nutrienti" dall'ambiente, ma necessitano anche di una varietà di sostanze chimiche prodotte endogenamente dai sistemi del corpo per funzionare, vale a dire:
- ormoni
- Fattori di crescita
- vitamine
- proteine di trasporto
- elementi della matrice extracellulare
È importante ricordare che le cellule hanno bisogno di nutrienti specifici, non solo per il loro funzionamento e sopravvivenza, ma anche per la loro moltiplicazione e differenziazione..
Questi sono noti come nutrienti essenziali e sono così chiamati perché non possono essere sintetizzati internamente nelle quantità richieste dalla cellula; pertanto, devono essere acquisiti dall'ambiente extracellulare.
Oltre ai nutrienti essenziali, le cellule hanno bisogno di altri nutrienti che possiamo chiamare nutrienti energetici, come i monosaccaridi, gli acidi grassi e / o gli amminoacidi. Le cellule estraggono enormi quantità di energia da questi nutrienti che è utile per svolgere innumerevoli processi.
Il fabbisogno di nutrienti essenziali ed energia può essere molto variabile a seconda del tipo di cellula in questione, soprattutto se si tratta di cellule animali (solitamente eterotrofe) o vegetali (tipicamente autotrofe)..
Oltre ai nutrienti citati, c'è un altro componente fondamentale per la vita cellulare: l'acqua. Tutte le cellule, indipendentemente dall'organismo che sono, devono trovarsi in ambienti acquosi e non sorprende che sia qui che i nutrienti di cui hanno bisogno devono essere sciolti o solubilizzati..
Le condizioni di un tale ambiente acquoso, comprendere il pH, l'osmolarità, la temperatura, la densità e la concentrazione dei nutrienti, determinano, in larga misura, i requisiti nutrizionali ed energetici di una cellula.
La nutrizione cellulare consiste fondamentalmente in tre processi fondamentali:
- l'assorbimento o il trasporto di nutrienti nel citosol
- l'elaborazione di questi nutrienti
- escrezione o smaltimento di rifiuti o materiale inutilizzato
La fase di assorbimento o trasporto dei nutrienti al citosol è ottenuta grazie a processi endocitici, attraverso i quali le cellule possono introdurre molecole complesse piccole, medie e anche grandi o altre cellule intere!
L'endocitosi può essere per fagocitosi, che è l'assorbimento di particolato (o da un'altra cellula) o per pinocitosi, che è l'assorbimento di particelle liquide.
Questi due processi possono essere molto aspecifici, a meno che non comportino la presenza di speciali recettori e ligandi, in modo che si verifichi un riconoscimento specifico delle molecole da trasportare attraverso la membrana..
L'endocitosi, di qualunque tipo, consiste nel "ripiegamento" della membrana plasmatica attorno al materiale che verrà endocitato e nella formazione di una "vescicola" che viene interiorizzata nella cellula. Queste vescicole vengono trasportate internamente dalla via endocitica, la cui destinazione finale è solitamente il lisosoma.
I lisosomi sono organelli cellulari carichi di numerosi enzimi idrolitici responsabili della degradazione o "digestione" dei materiali interiorizzati e del successivo rilascio degli elementi fondamentali che li compongono..
Alcune molecole, in base alle loro caratteristiche fisiche e chimiche, possono attraversare liberamente la membrana cellulare, quindi entrano per semplice diffusione.
Altre molecole o composti nutritivi dell'ambiente extracellulare entrano per trasporto attivo o per diffusione facilitata, il che significa che esistono sistemi speciali per il loro trasporto, che richieda o meno un dispendio energetico..
Quando i nutrienti necessari vengono introdotti nel citosol per endocitosi, vengono scomposti in "parti più piccole" dai lisosomi o da alcuni enzimi liberi nel citosol..
Queste "parti più piccole" sono ciò che la cellula utilizza come fonte di carbonio ed energia per i processi metabolici, sia per l'estrazione e / o la conversione di energia, sia per la sintesi di nuovi elementi cellulari..
Sebbene le cellule siano molto efficienti nello sfruttare i nutrienti che ottengono intorno a loro, molte volte ci sono molecole o composti che non possono essere scomposti in parti più piccole, o ci sono semplicemente sostanze che vengono prodotte durante la degradazione che possono essere tossiche e devono essere eliminate.
Questa eliminazione è ciò che conosciamo come escrezione e consiste nell'estrarre dall'ambiente intracellulare tutto ciò che non è stato utilizzato o ciò che è un sottoprodotto "pericoloso" della lavorazione dei nutrienti assorbiti..
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