NUTRIZIONE AUTOTROFICA: CARATTERISTICHE, FASI, TIPOLOGIE, ESEMPI - BIOLOGIA - 2025

La nutrizione autotrofa è un processo che avviene negli organismi autotrofi, dove, da sostanze inorganiche, si producono i composti necessari per il mantenimento e lo sviluppo di questi esseri viventi. In questo caso, l'energia proviene dalla luce solare o da alcuni composti chimici.

Ad esempio, le piante e le alghe sono organismi autotrofi, poiché producono la propria energia; non hanno bisogno di nutrirsi di altri esseri viventi. Al contrario, gli animali erbivori, onnivori o carnivori sono eterotrofi.

Nutrizione autotrofica. Fonte: pixabay.com

Tenendo conto del tipo di fonte utilizzata nella procedura nutrizionale, esistono organismi fotoautotrofi e chemioautotrofi. I primi traggono la loro energia dalla luce solare e sono rappresentati da piante, alghe e alcuni batteri fotosintetici.

D'altra parte, i chemioautotrofi utilizzano vari composti inorganici ridotti, come l'idrogeno molecolare, per eseguire le procedure che consentono loro di ottenere i loro nutrienti. Questo gruppo è costituito da batteri.

caratteristiche

- Conversione di energia

Il primo principio della termodinamica afferma che l'energia non viene né distrutta né creata. Subisce trasformazioni in altri tipi di energia, diversi dalla fonte originaria. In questo senso, nella nutrizione autotrofa, l'energia chimica e solare viene convertita in vari sottoprodotti, come il glucosio.

- Trasferimento di energia

La nutrizione autotrofa è tipica degli esseri autotrofi, che costituiscono la base di tutte le catene alimentari. In questo senso l'energia viene trasferita dagli autotrofi ai consumatori primari che li consumano e poi ai carnivori che divorano quelli primari.

Quindi, una pianta, in quanto organismo autotrofo o produttore, è l'alimento principale del cervo (consumatore primario) e del leone di montagna (consumatore secondario), caccia e consuma il cervo. Quando il leone muore, microrganismi e batteri agiscono sulla materia decomposta e l'energia ritorna di nuovo alla terra.

Negli sfiati idrotermali, i batteri autotrofi sono l'organismo produttore della rete alimentare. Le cozze e le lumache sono i consumatori principali, nutrendosi di batteri. A sua volta, il polpo include questi molluschi nella sua dieta.

- Strutture e sostanze specializzate

Cloroplasti

Cloroplasto

I cloroplasti sono organelli ovali che si trovano nelle cellule delle piante e delle alghe. Sono circondati da membrane e al loro interno avviene il processo di fotosintesi.

I due tessuti membranosi che li circondano hanno una struttura continua, che li delimita. Lo strato esterno è permeabile, per la presenza di porine. Per quanto riguarda la membrana interna, contiene proteine, responsabili del trasporto delle sostanze.

Al suo interno ha una cavità, nota come stroma. Ci sono ribosomi, lipidi, granuli di amido e DNA circolare a doppia elica. Inoltre, hanno sacculi chiamati tilacoidi, le cui membrane contengono pigmenti fotosintetici, lipidi, enzimi e proteine.

Pigmenti fotosintetici

Questi pigmenti assorbono l'energia dalla luce solare, per essere elaborata dal sistema fotosintetico.

Clorofilla

Clorofilla

La clorofilla è un pigmento verde costituito da un anello di una cromoproteina chiamata porfirina. Intorno ad esso, gli elettroni migrano liberamente, facendo sì che l'anello abbia il potenziale per guadagnare o perdere elettroni.

Per questo motivo, ha il potenziale per fornire elettroni che vengono energizzati ad altre molecole. Pertanto, l'energia solare viene catturata e trasmessa ad altre strutture fotosintetiche.

Esistono diversi tipi di clorofilla. La clorofilla a è nelle piante e nelle alghe. Il tipo b si trova nelle piante e nelle alghe verdi. D'altra parte, la clorofilla c è presente nei dinoflagellati e il tipo d è posseduto dai cianobatteri.

Carotenoidi

Come altri pigmenti fotosintetici, i carotenoidi catturano l'energia luminosa. Tuttavia, oltre a ciò, contribuiscono a dissipare la radiazione assorbita in eccesso.

I carotenoidi non hanno la capacità di utilizzare direttamente l'energia luminosa per la fotosintesi. Questi trasferiscono l'energia assorbita alla clorofilla, motivo per cui sono considerati pigmenti accessori.

Ambienti estremi

Tardigrades, un Phylum noto per la sua capacità di sopravvivere in ambienti molto difficili. Fonte: Willow Gabriel, Goldstein Lab, tramite Wikimedia Commons

Molti chemioautotrofi, compresi i batteri nitrificanti, sono distribuiti nei laghi, nei mari e sul terreno. Tuttavia, alcuni altri tendono a vivere in alcuni ecosistemi insoliti, dove sono presenti le sostanze chimiche necessarie per effettuare l'ossidazione.

Ad esempio, i batteri che vivono nei vulcani attivi ossidano lo zolfo per produrre il loro cibo. Inoltre, nel Parco Nazionale di Yellowstone, negli Stati Uniti, ci sono batteri che si trovano nelle sorgenti termali. Inoltre, alcuni vivono in profondità nell'oceano, vicino a prese d'aria idrotermali.

In questa zona l'acqua filtra attraverso una fessura nelle rocce calde. Ciò fa sì che vari minerali vengano incorporati nell'acqua di mare, tra cui l'idrogeno solforato, che viene utilizzato dai batteri per la chemiosintesi.

Fasi della nutrizione autotrofa

In generale, la nutrizione autotrofa si sviluppa in tre fasi. Questi sono:

Il passaggio della membrana e la cattura dell'energia

In questo processo, molecole inorganiche ridotte, come l'ammoniaca, e molecole inorganiche semplici, come i sali, l'acqua e l'anidride carbonica, passano attraverso la membrana cellulare semipermeabile, senza che la cellula sprechi energia.

D'altra parte, negli organismi fotoautotrofi, viene catturata l'energia luminosa, che è la fonte utilizzata per eseguire il processo di fotosintesi.

Metabolismo

Durante la nutrizione autotrofa, si verificano una serie di reazioni chimiche nel citoplasma cellulare. Come risultato di questi processi, si ottiene l'energia biochimica che verrà utilizzata dalla cellula per svolgere le sue funzioni vitali.

Escrezione

Questa fase finale consiste nell'eliminazione, attraverso la membrana cellulare semipermeabile, di tutti i prodotti di scarto derivanti dal metabolismo nutrizionale.

tipi

Considerando il tipo di fonte energetica utilizzata, la nutrizione autotrofa è classificata in due modi, fotoautotrofa e chemioautotrofa.

photoautotrophs

I fotoautotrofi sono organismi che ottengono l'energia per produrre composti organici dalla luce solare, un processo chiamato fotosintesi. A questo gruppo appartengono alghe verdi, piante e alcuni batteri fotosintetici.

La fotosintesi si verifica nei cloroplasti e ha due fasi. Il primo è quello leggero. In questo, c'è una dissociazione della molecola d'acqua, per la quale viene utilizzata l'energia luminosa. Il prodotto di questa fase sono le molecole di ATP e NADPH.

Questa energia chimica viene utilizzata nella seconda fase del processo, nota come fase oscura. Ciò si verifica nello stroma dei cloroplasti e riceve quel nome perché non richiede energia luminosa perché i processi chimici abbiano luogo.

NADPH e ATP, prodotti della fase leggera, vengono utilizzati per sintetizzare la materia organica, come il glucosio, utilizzando anidride carbonica, solfati e nitriti e nitrati come fonte di azoto.

Chemoautotrofi

Nitrobacter è un genere di batteri chemiotrofici

Gli organismi chemioautotrofi, rappresentati dai batteri, sono in grado di impiegare composti inorganici ridotti come base del metabolismo respiratorio.

Allo stesso modo dei fotoautotrofi, questo gruppo utilizza l'anidride carbonica (CO2) come principale fonte di carbonio, essendo assimilato allo stesso modo dalle reazioni del ciclo di Calvin. Tuttavia, a differenza di questi, i chemioautotrofi non utilizzano la luce solare come fonte di energia.

L'energia di cui hanno bisogno è il prodotto dell'ossidazione di alcuni composti inorganici ridotti, come l'idrogeno molecolare, il ferro ferroso, l'idrogeno solforato, l'ammoniaca e varie forme ridotte di zolfo (H2S, S, S2O3-).

Attualmente, i chemioautotrofi si trovano comunemente in acque profonde, dove la luce solare è quasi zero. Molti di questi organismi devono vivere intorno alle bocche vulcaniche. In questo modo l'ambiente è abbastanza caldo perché il processo metabolico avvenga a un ritmo elevato.

Esempi di esseri viventi con nutrizione autotrofa

Le piante

Con poche eccezioni, come la Venere acchiappamosche (Dionaea muscipula) che può intrappolare gli insetti e digerirli per azione enzimatica, tutte le piante sono esclusivamente autotrofe.

Alghe verdi

Le alghe verdi sono un gruppo parafiletico di alghe, che sono strettamente correlate alle piante terrestri. Attualmente esistono più di 10.000 specie diverse. Generalmente vivono in vari habitat di acqua dolce, sebbene possano essere trovati in alcuni mari del pianeta.

Questo gruppo ha pigmenti come la clorofilla aeb, le xantofille, il β-carotene e alcune sostanze di riserva, come l'amido.

Esempi:

- L'ulva lactuca, nota come lamilla, è un'alga verde che cresce nella zona intercotidale della stragrande maggioranza degli oceani. Presenta particolari foglie lunghe, con i bordi arricciati, che gli conferiscono un aspetto lattuga.

Questa specie appartiene al gruppo delle alghe commestibili. Inoltre, è utilizzato nell'industria cosmetica, nella produzione di prodotti idratanti.

- Il Volvox aureus vive in acqua dolce, formando colonie sferiche di circa 0,5 millimetri. Questi cluster sono composti da circa 300 a 3200 cellule, che sono interconnesse da fibre plasmatiche. L'amido si accumula nei cloroplasti e hanno pigmenti fotosintetici come la clorofilla a, b e il ß-carotene.

I cianobatteri

I cianobatteri erano precedentemente noti con il nome di cloroossibatteri, alghe blu-verdi e alghe blu-verdi. Questo perché ha pigmenti di clorofilla, che gli conferiscono quella tonalità verde. Inoltre, hanno una morfologia simile alle alghe.

Si tratta di un phylum di batteri, costituito dagli unici procarioti in grado di utilizzare la luce solare come energia e l'acqua come fonte di elettroni per la fotosintesi.

Batteri di ferro (

I batteri Acidithiobacillus ferrooxidans ottengono energia dal ferro ferroso. In questo processo, gli atomi di ferro insolubili in acqua vengono convertiti in una forma molecolare solubile in acqua. Ciò ha permesso a questa specie di essere utilizzata per estrarre il ferro da alcuni minerali, dove non potevano essere rimossi in modo convenzionale.

Batteri di zolfo incolori

Questi batteri trasformano l'idrogeno solforato, un prodotto della decomposizione della materia organica, in solfato. Questo composto è usato dalle piante.

Riferimenti

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