RESPIRACION

RESPIRACIÓN


Los animales necesitamos energía para poder realizar todas nuestras actividades. Esta energía la obtenemos a partir de la oxidación de moléculas orgánicas en la respiración celular. Este proceso se realiza en las mitocondrias de nuestras células y necesita oxígeno para llevarse a cabo. A la vez, se desprende dióxido de carbono por la oxidación de esas moléculas orgánicas. Estos dos gases los intercambiamos con el medio que nos rodea.

La respiración se divide en tres fases:

a) Respiración fisiológica: que consiste en captar oxígeno del exterior y expulsar dióxido de carbono.

b) Intercambio de gases: el oxígeno captado del exterior difunde en el líquido interno que baña las células del animal y el dióxido de carbono sale al medio externo.

c) Respiración celular o mitocondrial: oxidación de materia orgánica utilizando oxígeno y liberando dióxido de carbono.

Para realizar el intercambio gaseoso es necesario que la estructura implicada cumpla las siguientes condiciones:

a) Las paredes del órgano donde se produce el intercambio de gases deben ser delgadas.

b) La superficie debe estar húmeda, ya que el agua facilita la difusión.

c) La zona adyacente debe estar muy irrigada, es decir, con mucho líquido del medio interno del animal, de forma que los gases puedan ser captados o expulsados rápidamente.

























RESPIRACIÓN CELULAR

La respiración celular es el conjunto de reacciones químicas mediante las cuales se obtiene energía a partir de la degradación de sustancias orgánicas, como los azucares y los ácidos, principalmente. Comprende dos faces: en la primera se oxida la glucosa (azúcar) y no depende del oxigeno, por lo que recibe el nombre de respiración anaerobica o glucólisis, reacción que se lleva a cabo en el citoplasma de la célula. La segunda fase se realiza con la intervención del oxigeno y recibe el nombre de respiración aeróbica o ciclo de krebs y se realiza en estructuras especiales de la célula llamadas mitocondrias.

CICLO DE KREBS o RESPIRACIÓN AEROBIA.

Sucesión de reacciones químicas que ocurren dentro de la célula, mediante las cuales se realiza la descomposición final de las moléculas de los alimentos y en las que se producen dióxido de carbono, agua y energía. Este proceso, que se lleva a cabo por la acción de siete enzimas, es conocido también por ciclo de los ácidos tricarboxílicos. El ciclo de Krebs ocurre en todos los animales, plantas superiores y en la mayoría de las bacterias. En los organismos que tienen células con núcleo, el ciclo tiene lugar dentro de un orgánulo membranoso que se llama mitocondria, una estructura que se compara a menudo con la central de producción de energía de la célula. El descubrimiento del ciclo es obra de sir Hans Adolf Krebs, un bioquímico británico que presentó este importante avance científico en 1937.

Los alimentos, antes de poder entrar en el ciclo del ácido cítrico, deben descomponerse en pequeñas unidades llamadas grupos acetilo. Cada grupo acetilo (CH3CO) contiene sólo dos átomos de carbono, junto con hidrógeno y oxígeno. Al comienzo del ciclo, un grupo acetilo se combina con una molécula con cuatro átomos de carbono llamada oxalacetato, para producir un compuesto con seis átomos de carbono: el ácido cítrico. En los restantes pasos del ciclo, la molécula de ácido cítrico se transforma, y pierde dos de sus átomos de carbono, que salen en forma de dióxido de carbono. Así mismo, se liberan también cuatro electrones. Estos viajan dentro de la célula gracias a una serie de móleculas transportadoras, la cadena transportadora de electrones, en la que se produce energía en forma de una molécula rica en energía llamada trifosfato de adenosina, o ATP, antes de reaccionar con el oxígeno para formar agua. Un producto adicional del ciclo es otra molécula con gran contenido energético, llamada trifosfato de guanosina, o GTP. La célula utiliza estas moléculas, el ATP y el GTP, como combustible en muchos procesos. Otra molécula usada como combustible, el fosfato de creatina, puede servir también para proveer de energía extra a las células del cerebro y de los músculos. La molécula original de oxalacetato se regenera al final del ciclo. Esta molécula puede reaccionar entonces con otro grupo acetilo y comenzar el ciclo de nuevo. En cada giro del ciclo se produce energía.

El ciclo de Krebs es una vía eficaz para convertir, dentro de la célula, los componentes de los alimentos en energía utilizable. En el ciclo, sólo se destruyen los grupos acetilo; tanto las siete enzimas que llevan a cabo las diferentes reacciones, como los compuestos intermedios sobre los que actúan, pueden volver a utilizarse una y otra vez. Muchos de los compuestos intermedios que se producen en el ciclo se usan también como materiales de construcción para la síntesis de aminoácidos, hidratos de carbono y otros productos celulares.



Ciclo de Krebs

El ciclo de Krebs empieza y acaba con la combinación de la acetil coenzima A (acetil Co A) y el oxalacetato para formar ácido cítrico. Este compuesto ácido tiene seis átomos de carbono y experimenta una serie de reacciones químicas catalizadas por enzimas que separan dos de estos átomos. Las enzimas también modifican la estructura del compuesto, que se transforma en oxalacetato al final del ciclo. Éste se combina a continuación con la acetil Co A para iniciar de nuevo la cadena de reacciones. Cada ciclo genera una molécula de ATP rico en energía (que se forma por liberación de cuatro electrones) y otra de GTP.

GLUCOLISIS o RESPIRACION ANAEROBIA.

Ruta bioquímica principal para la descomposición de la glucosa en sus componentes más simples dentro de las células del organismo. Una ruta se refiere a una secuencia específica de reacciones catalizadas por enzimas que transforman un compuesto en otro biológicamente importante. La glicolisis se caracteriza porque, si está disponible, puede utilizar oxígeno (ruta aerobia) o, si es necesario, puede continuar en ausencia de éste (ruta anaerobia), aunque a costa de producir menos energía.



Glucosa

La glucosa es un hidrato de carbono. Desde el punto de vista químico, estos compuestos se definen como derivados aldehídos o cetonas de alcoholes polihidroxílicos o los compuestos que los producen cuando se hidrolizan. El azúcar glucosa es el más importante. La mayor parte de los hidratos de carbono de la dieta se descomponen en glucosa y otros azúcares simples que son absorbidos por la mucosa intestinal. El hígado convierte estos otros azúcares sencillos, como la fructosa, en glucosa. En el organismo, todos los hidratos de carbono pueden sintetizarse a partir de glucosa.

La glucosa es un azúcar sencillo que se denomina monosacárido porque no puede descomponerse en otro más simple. Se llama hexosa porque contiene seis átomos de carbono y es un azúcar aldosa porque tiene un grupo aldehído. Por tanto, es un monosacárido aldohexosa. La fórmula estructural de su cadena en línea recta puede explicar algunas de sus propiedades; pero la estructura cíclica es termodinámicamente más estable y explica todas sus propiedades químicas.

Los niveles de glucosa en la sangre y en los tejidos están estrictamente regulados. El exceso se almacena en el hígado y los músculos en forma del hidrato de carbono polisacárido llamado glucógeno.

La ruta de la glicolisis

Al estudiar los cambios bioquímicos que se producían durante la contracción muscular se observó que cuando un músculo se contrae en ausencia de oxígeno (de forma anaerobia), se utiliza el glucógeno y aparecen como productos finales el piruvato y el lactato. Sin embargo, si la contracción ocurre en presencia de oxígeno (de forma aerobia), no se acumula lactato y el piruvato es oxidado completamente hasta dióxido de carbono y agua. En base a estas observaciones, se adoptó la costumbre de distinguir las fases aerobia y anaerobia en el metabolismo de los hidratos de carbono. Pero esta distinción es arbitraria, puesto que las reacciones con o sin oxígeno son las mismas, diferenciándose únicamente en el punto hasta el que se producen y, por tanto, en los productos finales.

La coenzima esencial NAD (dinucleótido de adenina y nicotinamida) es necesaria para un paso de conversión enzimática en la formación del piruvato. Cuando el oxígeno es deficiente, esta coenzima sólo puede regenerarse por la reoxidación del NADH durante la producción de lactato a partir de piruvato. Esto es debido a que las centrales eléctricas de las células, las mitocondrias, sólo pueden utilizar NADH en presencia de oxígeno, produciendo NAD, energía (como moléculas de trifosfato de adenosina o ATP) y agua. La glicolisis puede continuar en condiciones anaerobias con la formación de lactato y la regeneración de NAD, pero a cambio de producir menos energía por molécula de glucosa metabolizada.

Secuencia de reacciones en la glicolisis

En conjunto, la ecuación de la glicolisis para producir lactato es la siguiente:



Glucosa + 2 ADP (adenosina difosfato) + 2 Fosfato  2 Lactato + 2 ATP (adenosina trifosfato) + 2 H2O



Aunque las etapas intermedias implicadas son muchas y complejas, una visión simplificada podría describir el proceso como:

1. La incorporación inicial de dos grupos fosfato dentro de la molécula de glucosa de seis átomos de carbono. Los grupos fosfato los proporcionan dos moléculas de ATP, mediante la utilización de energía.

2. El compuesto intermedio de seis átomos de carbono que se forma, fructosa 1,6 bifosfato, se rompe en dos compuestos más simples, con tres átomos de carbono cada uno.

3. Estos compuestos de tres átomos de carbono, fosfato de dihidroxiacetona y gliceraldeído-3 fosfato, son cada uno metabolizados para dar piruvato, en una vía con numerosos pasos intermedios. Durante este proceso, cada uno de los compuestos de tres átomos de carbono produce dos moléculas de ATP (cuatro en total), con lo que se genera una ganancia neta de dos moléculas de ATP, ya que dos moléculas de ATP se utilizaron en la etapa 1. Además, se producen dos moléculas del cofactor intermediario NADH, las cuales pueden ser oxidadas bajo condiciones aerobias, en una ruta separada que rinde seis moléculas de ATP. De esta forma, la glicolisis puede producir seis moléculas de ATP por cada molécula de glucosa cuando hay oxígeno disponible, pero sólo dos moléculas de ATP bajo condiciones deficitarias de oxígeno.

4. Las dos moléculas de piruvato resultantes pueden ser utilizadas por el ciclo mitocondrial del ácido cítrico después de convertirse en acetil-CoA, produciendo otras 30 moléculas de ATP. En resumen, se pueden producir un total de 36 moléculas de ATP mediante el metabolismo completo de una molécula de glucosa bajo condiciones aerobias, pero sólo dos moléculas de ATP bajo condiciones anaerobias.

5. Por último, una de las moléculas intermediarias de tres átomos de carbono, el gliceraldeído-3 fosfato puede, en una reacción lateral, convertirse en 2,3 bifosfoglicerato, un compuesto que ayuda a la hemoglobina de los glóbulos rojos sanguíneos a descargar el oxígeno en los tejidos.

TIPOS DE SISTEMAS DE RESPIRACIÓN

En los animales se dan distintos sistemas de respiración. Estos sistemas presentan distintos grados de complejidad, dependiendo del tipo de animal, de sus necesidades energéticas y del medio en el que vive.

Los animales diblásticos, como las esponjas, o las medusas, no desarrollan estructura respiratoria alguna, debido a que son animales sencillos, que realizan el intercambio de gases de todas sus células con el medio acuático que las rodea. En animales triblásticos aumenta el número de capas celulares y aumentan los problemas para realizar el intercambio de gases con todas las células del cuerpo. Sin embargo, la mayoría de los gusanos planos son capaces de efectuar el intercambio de gases sin necesidad de un sistema específico de respiración, debido al escaso número de células que componen su cuerpo.

La mayor parte de los animales están constituidos por un número tan elevado de células que resulta imposible que todas ellas puedan realizar el intercambio gaseoso con el medio que los rodea. Por ello, es necesaria la presencia de un sistema respiratorio que capture el oxígeno suficiente para todas las células del cuerpo, recoja el dióxido de carbono liberado y se expulse fuera del animal.

Los tipos de sistemas respiratorios que podemos encontrar entre los distintos animales son la respiración cutánea, branquial, traqueal y pulmonar

Respiración cutánea

La estructura respiratoria es el tegumento corporal. La piel es la encargada de realizar el intercambio gaseoso. Para ello, la piel debe ser muy fina, estar húmeda y muy irrigada por el medio interno del animal.

Encontramos este sistema respiratorio en animales como los anélidos, algunos moluscos, y anfibios; incluso, en ciertos equinodermos. En moluscos y anfibios es necesario complementar su función con otros sistemas respiratorios.

Respiración branquial

Las estructuras respiratorias son las branquias, en forma de repliegues tegumentarios o estructuras muy finas que están muy irrigadas y envueltas por agua. Pueden ser branquias externas, poco evolucionadas, o internas, más evolucionadas, ya que al encontrarse en el interior están más protegidas. Sin embargo, necesitan un mecanismo para producir movimiento en el agua que las baña. Las branquias aparecen en muchos animales de vida acuática, como anélidos, moluscos, crustáceos, peces y anfibios. Además se encuentran en crustáceos terrestres, como las cochinillas de humedad y las pulgas de playa.

Los peces sujetan y extienden las branquias mediante arcos branquiales. En tiburones y rayas aparecen cinco arcos (seis en los menos evolucionados) y cuatro arcos en los peces óseos. Una estructura ósea llamada opérculo, protege estos arcos branquiales. El agua circula desde la boca a las hendiduras branquiales, presionada por la lengua y creando una corriente que favorece el intercambio gaseoso entre la branquia y el agua.

Respiración traqueal

Los insectos, miriápodos y, en menor medida, en los arácnidos con estructuras semejantes denominadas pulmones en libro, utilizan un sistema de tubos, llamados tráqueas, que conectan las células de todo el cuerpo con el aire del exterior del animal. Este sistema respiratorio prescinde del sistema circulatorio para transportar el oxígeno a las células. Estos animales tienen un sistema circulatorio abierto, en el que la sangre (hemolinfa) circula demasiado lenta para aportar el suficiente oxígeno como para elaborar respuestas y movimientos tan rápidos como los producidos por estos seres. Los tubos se abren al exterior a través de unos orificios que se pueden cerrar mediante espiráculos.

Respiración pulmonar

Los pulmones son las estructuras respiratorias, que conectan con el exterior mediante una serie de tubos. Son repliegues que se desarrollan en los vertebrados terrestres a partir del tubo digestivo. Existen dos tipos de pulmones. Unos tienen forma de saco: el pulmón sacular, presente en anfibios, reptiles y mamíferos muestra distintos grados de evolución. Otros, con forma tubular, conectan con unos sacos aéreos que se extienden por otras zonas del cuerpo y que se llenan de aire, disminuyendo la densidad del animal. Se encuentran en las aves.

En anfibios, el interior es casi liso, sin repliegues, por lo que la superficie de intercambio gaseoso es demasiado reducida. Esto implica la necesidad de otros sistemas respiratorios para satisfacer las necesidades de oxígeno de estos animales.

La respiración cutánea y el intercambio de gases a nivel bucofaríngeo en las ranas constituye un aporte de oxígeno vital, pues el intercambio pulmonar es insuficiente. La respiración pulmonar sólo se desarrolla en algunos adultos, puesto que en forma de renacuajo, la respiración es branquial. Este sistema puede perdurar, incluso, en adultos como sucede en las cecilias y tritones.

En reptiles, los pulmones presentan repliegues, con lo que la superficie de intercambio de gases aumenta respecto a los anfibios. Hay que tener en cuenta que los reptiles poseen una piel gruesa seca, con escamas e incapaz de producir intercambio de gases con el exterior. Unos pulmones con más superficie interna permitieron la colonización, por parte de estos animales, de la tierra seca, sin la dependencia del agua.

Las serpientes poseen un único pulmón desarrollado, para evitar excesiva compresión en un cuerpo tan estrecho.

Las tortugas acuáticas manifiestan zonas de intercambio de gases con el agua en la zona rectal, en el tubo digestivo. Además, poseen modificaciones en su sistema circulatorio, que les permiten aguantar mucho tiempo bajo el agua sin necesidad de capturar oxígeno de la superficie.

En mamíferos, los pulmones muestran gran desarrollo de su superficie interna. Una serie de tubos ramificados transporta el aire a los sacos alveolares, compuestos por pequeñas cámaras, llamadas alveolos, que son los lugares donde se produce el intercambio gaseoso con la sangre.

En aves, los pulmones reciben el aire del exterior mediante unos tubos ramificados. Además, los pulmones reciben el aporte de oxígeno de los sacos aéreos, que han sido llenados de aire cuando el animal ha inspirado. Como el aire atraviesa los pulmones y llega a estos sacos, se dice que estos pulmones tienen estructura tubular, con entrada y salida.

Este tipo de respiración es muy eficaz ya que el animal, al coger el aire, llena los pulmones y los sacos aéreos. Los pulmones se pueden vaciar en la siguiente espiración y volver a llenarse con el aire de los sacos sin necesidad de usar para respirar los músculos del vuelo, que son los mismos que sirven para inspirar. Además, el animal reduce su densidad al llenar su interior de aire. Hay que tener en cuenta que los sacos aéreos, dependiendo de las especies, se introducen incluso en los huesos

La respiración en los reinos protista y monera

Los organismos de los reinos Protistas y Móneras no tienen mecanismos respiratorios especializados, sino que realizan el intercambio de oxígeno y dióxido de carbono por difusión, a través de la membrana celular. La concentración de oxígeno en el interior del organismo es menor que la del medio exterior (aéreo o acuático), mientras que la concentración de dióxido de carbono es mayor. Como resultado, el oxígeno penetra en el organismo por difusión y el dióxido de carbono sale por el mismo sistema. La respiración de las plantas y las esponjas se basa en un mecanismo muy parecido.

Como sistemas de respiración, los invertebrados disponen de la respiración a través de la piel o respiración cutánea, de la respiración traqueal, de la respiración branquial y de la respiración pulmonar (esta última es muy discutible en los invertebrados).

La mayor parte de invertebrados respiran mediante tráqueas o a través de branquias.

Algunos invertebrados, sin embargo, captan el oxígeno del aire por respiración pulmonar pero es algo más raro y se da en algunos moluscos y ciertos arácnidos.

Sin embargo, los animales más primitivos, como las esponjas, rotíferos, platelmintos y nematodos no tienen ningún sistema respiratorio, ni cutáneo, ni traqueal, ni branquial, ni pulmonar, y toman el oxígeno directamente del medio ambiente por difusión.

Los anélidos mayoritariamente respiran a través de la piel, tienen respiración cutánea.

Estos animales, como la lombriz, tienen la piel siempre húmeda, o de lo contrario, no podría respirar, gracias a una sustancia mucosa que les recubre todo el cuerpo.

Sin embargo, aquellos anélidos que viven en el agua, como los poliquetos marinos o gusano marinos, respiran mediante branquias. Los gusanos marinos (empleados en la pesca) tienen respiración branquial.

Los anélidos con respiración branquial, como los gusanos marinos, pero también como las sanguijuelas marinas, tienen un sistema de branquias para poder captar el oxígeno del agua.

Los moluscos que viven en el agua, los cefalópodos, como los calamares, los pulpos o las sepias, y los bivalvos, como las vieiras, los mejillones o las navajas tienen respiración branquial. No obstante, algunos moluscos terrestres, los caracoles, tienen respiración pulmonar.

Los moluscos pueden tener, además de los otros sistemas respiratorios, también un sistema de respiración de tipo cutáneo.

Los artrópodos terrestres, como los insectos y los miriápodos, tienen respiración traqueal.

Incluso muchos insectos acuáticos respiran a través de branquias. El escorpión acuático, por ejemplo, tiene respiración traqueal y toda su vida transcurre dentro del agua para lo cual ha ideado un sistema que le permite tomar el aire estando dentro del agua. El escarabajo acuático tiene otra estrategia para respirar dentro del agua, pues también, como el escorpión acuático, respira a través de tráqueas.

Además del escarabajo acuático (llamado también ditisco o escarabajo buceador) o del escorpión acuático, otros insectos acuáticos, como los palos acuáticos o los notonectas tienen respiración traqueal.

No obstante, las larvas acuáticas de aquellos insectos que en su etapa adulta viven en el medio terrestre, como, respiran a través de branquias cuando viven en el agua. Los mismos insectos en su etapa adulta tienen respiración traqueal.

Los artrópodos acuáticos, como los crustáceos, en cambio, respiran a través de branquias.

Incluso los crustáceos terrestres, como la cochinilla de la humedad, también tienen respiración branquial.

Algunos artrópodos acuáticos tienen, además de respiración branquial, respiración cutánea, como las efímeras o los caballitos del diablo.

Como artrópodos están también los escorpiones y las arañas con respiración pulmonar.

La respiración cutánea en los invertebrados

En la respiración cutánea no está destinado ningún aparato respiratorio especial más que la piel. Gracias a la piel humedecida, fina y muy irrigada, se consigue realizar el intercambio de gases entre el animal y el exterior.

La respiración cutánea es el tipo de respiración utilizado por los anélidos (lombrices, sanguijuelas y gusanos marinos) y algunos equinodermos (erizos de mar).

Sin embargo, algunos animales que respiran a través de la piel, como los moluscos o los artrópodos, tienen también otros sistemas de respiración.

La respiración traqueal en los invertebrados

Los animales con respiración traqueal están dotados de un conjunto de tubos, denominados tráqueas, que permiten que el aire pueda llegar a todas las partes del animal. Los espiráculos o estigmas son la puerta de entrada de las tráqueas y tienen la capacidad de cerrarse y abrirse.

En la respiración traqueal no es necesario un aparato circulatorio para transportar el oxígeno hasta las células del cuerpo y el dióxido de carbono fuera del organismo del animal. En la respiración traqueal es el sistema de tráqueas que lleva directamente el oxígeno a las células del animal. A medida que se adentran los tubos en el interior del animal se van ramificando y haciéndose más finas, primero son tráqueas y luego se llaman traqueolas.

La respiración traqueal es típica de los invertebrados terrestres: los artrópodos.

La respiración branquial en los invertebrados

Los animales con respiración branquial poseen las branquias, los órganos respiratorios son las branquias y pueden ser externas o internas, pero siempre se encuentran bien vascularizadas.

La respiración branquial es propia de los animales acuáticos.

La respiración branquial se da en los moluscos bivalvos y cefalópodos, en los crustáceos, en los equinodermos y en los anélidos poliquetos.

Mientras que en los moluscos y en los crustáceos la respiración se lleva a cabo por medio de branquias internas, los anélidos marinos y los equinodermos respiran a través de branquias externas.

La respiración pulmonar en los invertebrados

Los animales con respiración pulmonar están provistos de pulmones, es decir, órganos respiratorios con paredes muy replegadas y tapizados por capilares.

La respiración pulmonar es propia de los vertebrados terrestres: mamíferos, aves y, en menos importancia, en los anfibios.

Los arácnidos están provistos de pulmones en libro y tienen un sistema de respiración más parecido al traqueal que a la respiración pulmonar de mamíferos y aves.

Los caracoles, así como los pepinos de mar o también llamados holoturias, tienen pulmones acuáticos. Los pulmones acuáticos son cavidades internas mucho más rudimentarias que los auténticos pulmones, por lo que se les asocia con la respiración cutánea.

La cavidad que los caracoles terrestres emplean como pulmón se llama cavidad paleal.

La respiración externa de los animales acuáticos se lleva a cabo por medio de branquias que, gracias a mecanismos auxiliares, mantienen un flujo constante de agua. Las branquias están ramificadas en unas extensiones que parecen plumas. En cada ramificación, los pequeños vasos sanguíneos se subdividen de tal manera que la sangre está separada del medio acuático por dos capas celulares, una es la que forma la pared del propio capilar y la otra es el epitelio de la branquia. Los gases se difunden con facilidad a través del epitelio y, gracias a la gran superficie de contacto que se logra con la ramificación, se puede oxigenar una cantidad considerable de sangre en poco tiempo. En algunas formas de respiración aérea, como en los gusanos de tierra, la respiración tiene lugar a través de los capilares de la piel; las formas anfibias, como las ranas, respiran por la piel y por los pulmones. Los insectos respiran a través de tráqueas que tienen una apertura al exterior y se ramifican en el interior del cuerpo entre los tejidos, transportando aire a los órganos y a las estructuras internas. Los reptiles y los mamíferos respiran sólo por los pulmones; no obstante, las aves tienen unos sacos aéreos en el interior del cuerpo y unos espacios de aire en el interior de algunos huesos; y todas estas cavidades internas están conectadas con los pulmones y son una ayuda a la respiración pulmonar.

Los sistemas circulatorio y respiratorio de los animales terrestres se modifican y se adaptan según sean las condiciones ambientales del medio en que se encuentren. Por ejemplo, quienes viven en los Andes, a altitudes de 3.000 m o superiores, tienen los pulmones más grandes, los capilares más ramificados y un ritmo cardiaco más elevado. Por otra parte, su sangre contiene un 30% más de glóbulos rojos que la de las personas que viven al nivel del mar, y además son capaces de vivir con un tercio menos de oxígeno.

Los mamíferos acuáticos, en general, tienen los pulmones grandes y sistemas venosos complejos para el almacenamiento de la sangre. El volumen sanguíneo de las ballenas y las focas es un 50% mayor por kilogramo de peso que el de los seres humanos; gracias a ello pueden mantener oxigenados los tejidos del cuerpo durante mucho tiempo, sin respirar. Las ballenas pueden permanecer sumergidas desde 15 minutos hasta más de una hora, según las especies; el elefante marino puede permanecer bajo el agua 30 minutos; en el caso de las focas, cuando una de ellas se sumerge su frecuencia cardiaca desciende de 150 a 10 latidos por minuto y el contenido de oxígeno de la sangre arterial es del 20% en ese momento. Cuando la cantidad de oxígeno está próxima al 2%, la foca sale a la superficie a respirar.

RESPIRACION EN LAS PLANTAS

La transpiración y la respiración en las plantas

La transpiración elimina el exceso de agua en forma de vapor o de gotitas que salen por los estomas, orificios microscópicos situados en la epidermis de las partes aéreas de la planta, y, con mayor densidad en el envés o reverso de las hojas.

Disponen de un mecanismo que les permite abrirse o cerrarse, de acuerdo con el volumen de agua que la planta necesite eliminar en forma de vapor. Por los estomas también ingresa el CO2 utilizado en la fotosíntesis.

La transpiración que realizan los vegetales es cuantitativamente importante en el ciclo del agua. El agua de lluvia vuelve a la atmósfera a través de la evaporación del suelo y de la transpiración de las plantas, principalmente. De estos mecanismos, el segundo es tres veces mayor que el primero.

La respiración es el proceso inverso al de la fotosíntesis, en donde, a partir de sustancias orgánicas y oxígeno, los vegetales obtienen energía y liberan CO2 y agua. Todos los órganos de la planta respiran para obtener energía. La raíz, por ser el órgano de la planta encargado de la absorción de agua y nutrientes, está en constante crecimiento y necesita proveerse directamente de oxígeno para respirar. El tallo respira por medio de sus poros, llamados lenticelas.

El fruto se caracteriza por la respiración anaeróbica, es decir, que no requiere oxígeno. Esta particular forma de respiración libera sustancias que son las responsables del aroma de las frutas maduras.

De todos modos, más allá de esas formas periféricas de respiración, lo cierto es que la planta cumple esta función sobre todo a través de los estomas de las hojas, a un ritmo que varía según diversos factores. La velocidad de respiración de un vegetal es diferente según su edad y los factores climáticos. Cuanto más joven sea la planta, más activa será su respiración, pues su necesidad de abastecerse de energía es permanente. También el tiempo cálido y húmedo aumentan el ritmo respiratorio.

LA RESPIRACIÓN EN EL HOMBRE.

Tu sistema respiratorio ayuda a tu cuerpo a coger el oxígeno del aire. Está compuesto por la nariz, la boca, la tráquea, los pulmones y el diafragma.

La inspiración y la espiración

Cuando inspiras, el diafragma se contrae y se mueve hacia abajo, la cavidad torácica se expande y el aire entra con rapidez en los pulmones a través de la tráquea. Cuando el diafragma se relaja, adopta su posición normal, los pulmones se contraen y el aire se expulsa.

Los pulmones

Cuando inspiras introduces aire rico en oxígeno en tus pulmones.

El aire llega a través de la tráquea y los bronquios hasta unos sacos diminutos que se llaman alveolos pulmonares. Los alveolos están rodeados por pequeños vasos sanguíneos, los capilares. Entre los alveolos y los capilares se produce el intercambio de gases.

El oxígeno del aire pasa a la sangre y el dióxido de carbono pasa de la sangre al aire. Cuando vacías tus pulmones, cuando espiras, el aire con el dióxido de carbono sale al exterior.





Forma de saco de los alveolos

A través de las delgadas paredes de los alveolos se produce el intercambio de oxígeno y de dióxido de carbono con los vasos sanguíneos.

¿Qué ocurre con el aire dentro de tu cuerpo?

Si pudieras extender las paredes de todos los alveolos de tus pulmones, éstos cubrirían una superficie de cerca de 93 metros cuadrados. ¡Casi el tamaño de media pista de tenis!

¡En el alveolo es donde termina la primera parte del viaje y donde empieza la magia! Dentro del alveolo el aire empieza realmente a trabajar y su trabajo es mantenerte vivo.

Enfermedades del pulmón

Ciertos virus y bacterias, producen enfermedades como la tuberculosis y la neumonía; estas enfermedades no son muy frecuentes y suelen afectar a personas mayores haciendo que su respiración sea difícil.

Algunos niños pueden padecer una enfermedad pulmonar que se llama asma. En el asma, la respiración es también difícil porque el bronquio se cierra. Es frecuente que los bronquios se cierren debido a una alergia. Los niños que padecen asma a veces respiran con dificultad y al respirar emiten un sonido parecido a un silbido. A veces, pueden estar un rato tosiendo mientras sus pulmones intentan eliminar lo que les está irritando.

Algunos adultos sufren enfermedades pulmonares debido al trabajo que realizan. En el pasado, muchas personas que trabajaban como mineros inhalaron polvo del carbón. En algunas fábricas, los trabajadores inhalaron polvo de asbesto o de algodón. Muchos de estos trabajadores enfermaron por las partículas invisibles de polvo que habían respirado y que se habían depositado en sus pulmones.

Hoy en día, el riesgo más importante para los pulmones sanos es el tabaco. Fumar puede causar una enfermedad llamada cáncer de pulmón que está producida por las sustancias químicas que existen en los cigarrillos. Cuando las sustancias químicas se inhalan, viajan hasta los alveolos y afectan a sus delicadas paredes. Cuando las células pulmonares se dañan, sus funciones se alteran y pueden multiplicarse sin control y formar un tumor. La presencia de un tumor hace que la persona no pueda respirar adecuadamente. Como hemos visto, en el cuerpo existe una estrecha relación entre el aire que circula —el sistema respiratorio— y la sangre —el sistema circulatorio, lo que significa que el corazón de los fumadores corre también el riesgo de ser afectado por el tabaco.

Para consultar otras perturbaciones del sistema respiratorio, ver los artículos sobre las enfermedades en particular, como, por ejemplo, Asma bronquial; Síndrome de descompresión rápida; Bronquitis; Resfriado común; Difteria; Gripe; Pleuresía; Neumonía; Tuberculosis.

Control de la respiración.

La respiración es un proceso involuntario controlado por el sistema nervioso vegetativo o involuntario que detecta los cambios habidos en las concentraciones corporales de oxígeno y dióxido de carbono. También se puede controlar de forma voluntaria.

Los principales centros nerviosos que controlan el ritmo y la intensidad de la respiración están en el bulbo raquídeo (o médula oblongada) y en la protuberancia anular (o puente de Varolio) del tronco encefálico. Las células de este núcleo son sensibles a la acidez de la sangre que depende de la concentración de dióxido de carbono en el plasma sanguíneo. Cuando la acidez de la sangre es alta, se debe, en general, a un exceso de este gas en disolución; en este caso, el centro respiratorio estimula a los músculos respiratorios para que aumenten su actividad. Cuando la concentración de dióxido de carbono es baja, la respiración se ralentiza.

Un fallo circulatorio puede provocar anoxia en los tejidos del cuerpo cuando el volumen circulatorio es inadecuado o cuando la capacidad de transporte de oxígeno está alterada.



Subraya la respuesta correcta

La glucosa y los ácidos grasos son degradados en la célula mediante la:

a) Glucólisis.

b) ß-oxidación.

c) Glucólisis y ß-oxidación.



Cuando los azúcares se degradan en condiciones anaerobias (en bacterias o células eucariotas) la reacción se llama:

a) Fermentación.

b) Glucólisis.

c) Ciclo de Krebs.



El metabolismo de los azúcares con la glucólisis, el ciclo de Krebs y la cadena respiratoria arroja un balance energético de:

a) 20 moléculas de ATP.

b) 32 moléculas de ATP.

c) 36 moléculas de ATP.



En las rutas metabólicas ¿qué papel juegan el ATP y el NADH?

a) Estabilizan las reacciones.

b) Catabolizan las reacciones.

c) Aportan energía a la reacción y facilitan la oxidación o reducción de los metabolitos.



Usa las palabras para completar las frases

bronquios dióxido de carbono faringe inspiración intercambio gaseoso laringe oxígeno tráquea

El aparato respiratorio tiene como función obtener ____________________del aire y expulsar ________________________producido por el metabolismo celular (*).

Las vías respiratorias comunican el exterior con los pulmones. En cada_____________________, el aire que penetra atraviesa las fosas nasales. Después pasa a la__________________, la_______________________, la _______________y los _______________hasta alcanzar la profundidad del tejido pulmonar. En los alvéolos, se produce el _______________entre el aire y la sangre.



espiración gaseoso glóbulos organismo proceso pulmonar sangre transporte ventilación

La respiración es el _______________mediante el cual el _______________capta oxígeno del aire y libera dióxido de carbono. En ella se pueden distinguir tres fases: 1) ___________pulmonar, 2) de intercambio ________________y 3) de transporte sanguíneo.

La ventilación ___________________consta de dos fases: inspiración y__________________.

El intercambio de gases aire-sangre ocurre en los alvéolos pulmonares, al final de los bronquiolos.

El ________________de oxígeno en la ______________lo realizan los hematíes o __________rojos.

Pon las palabras en su sitio:

El intercambio de _____________ocurre en los alvéolos_____________. El aire inspirado, rico en_________________, pasa por las fosas nasales, la faringe, la laringe, la_________________, los bronquios y ____________hasta llegar a los microscópicos alvéolos pulmonares. Allí, el oxígeno del _________________pasa a la________________. En la sangre se une a moléculas de Hemoglobina (Hb). Al mismo tiempo, el dióxido de ______________abandona la sangre en los ____________para ir al aire que expulsamos en la_________________.

Anexo 1

Tiempo que puedes durar sin respirar Latidos del corazón por minuto antes de correr Latidos del corazón por minuto después de correr

Registro 1

Registro 2



Contestar las siguientes cuestiones

1. ¿Por qué crees que se agito tu respiración al correr?

2. ¿Qué pasó después de un rato de realizar la actividad física?

3. ¿Qué cambios notaste que dieron al realizar la actividad?

4. ¿Que respuesta tuvo tu organismo ante el estimulo de la actividad?

5. ¿A que se debe que existen una coordinación en los Movimientos al hacer ejercicio?

6. El alumno después de la actividad realizada registra su conclusión



La respiración fisiológica

a) Consiste en captar oxígeno y expulsar dióxido de carbono.

b) Consiste en un intercambio gaseoso.

c) Es lo mismo que la respiración celular.

d) Es la oxidación de la materia orgánica.



En los gusanos planos el sistema respiratorio es:

a) Inexistente.

b) Traqueal.

c) Pulmonar.

d) Branquial.



¿Cuál es el fin de la respiración celular?

a) Obtener oxígeno.

b) Producir energía en forma de ATP.

c) Realizar el intercambio gaseoso.

d) Expulsar dióxido de carbono.



Relaciona las columnas anotando el número en el paréntesis que corresponda al aparato respiratotrio



















































Anexo 2

Órganos especializados de la respiración

Las hojas, los tallos y las raíces son órganos que intervienen en la respiración de las plantas. En dichos órganos hay estructuras especializadas en la respiración; por ejemplo, las estomas, las lenticelas y los neumatóforos.

Los órganos del sistema respiratorio de los animales transportan el Oxígeno hasta los tejidos internos, como la sangre, para que llegue a las células. El sistema respiratorio de los animales puede ser de cuatro tipos: cutánea, traqueal, branquial o pulmonar

Completa el mapa conceptual





Anexo 4

1.- Relaciona las columnas según corresponda.



Órgano Medio Organismo

Pulmones



Branquias



Tráqueas



Estomas



lenticelas Terrestre



Acuático



Terrestre

Acuático y terrestre



terrestres

Pollo



Pez



Insecto



Eloedea



Rosal

segunda unidad

PROCESOS DE LOS SERES VIVOS


EL SISTEMA ENDOCRINO

¿Alguna vez te has aburrido como una ostra en clase de biología y te has preguntado qué tenía que ver la biología contigo? ¡Muchísimo! Tu cuerpo produce sus propias sustancias químicas y las utiliza para controlar determinadas funciones, y el principal sistema que coordina esas sustancias se denomina sistema endocrino.

Aunque muy pocas veces pensamos en el sistema endocrino, este influye sobre casi todas las células, órganos y funciones del organismo. El sistema endocrino es fundamental para regular el estado de ánimo, el crecimiento y el desarrollo, el funcionamiento de los distintos tejidos y el metabolismo, así como la función sexual y los procesos reproductores.

Generalmente el sistema endocrino se encarga de procesos corporales que ocurren lentamente, como el crecimiento celular. Los procesos más rápidos, como la respiración y el movimiento corporal, están controlados por el sistema nervioso. Pero, a pesar de que el nervioso y el endocrino son sistemas distintos, a menudo colaboran para ayudar al organismo a funcionar adecuadamente.

El sistema endocrino coordina los diferentes órganos del cuerpo por medio de unos mensajeros químicos que se fabrican lejos de donde actúan: las hormonas. Este control es progresivo y continuo.

Estructura y función de las hormonas en el ser humano

Se conocen cerca de 200 hormonas en el cuerpo humano. La mayoría de ellas tienen una estructura química que les permite ser solubles en agua o en líquidos acuosos, como la sangre. Sin embargo, las derivadas del colesterol (hormonas esteroideas) y las hormonas tiroideas son solubles en los lípidos.

La diferente solubilidad de las hormonas revela gran parte de sus propiedades y de su forma de actuar. Así, las hormonas liposolubles tienen que unirse a otras moléculas (normalmente proteínas) para viajar por la sangre. Al encontrarse unidas a otras moléculas, están más protegidas y se eliminan más lentamente. Esto explica que los esteroides y las hormonas tiroideas tengan acciones duraderas. Además, las hormonas liposolubles atraviesan con facilidad las membranas de las células, que están formadas fundamentalmente por lípidos. Esto explica que este tipo de hormonas entre en las células para desempeñar su función, normalmente consiste en activar determinados genes. Por eso, su efecto tarda más en producirse.

Dependiendo de que puedan atravesar (hormonas liposolubles) o no (hormonas hidrosolubles) la membrana celular, las hormonas actuarán de formas distintas, desde dentro o desde fuera de la célula diana.

Glándulas endocrinas

Se llama glándula endocrina a toda aquella que elabora hormonas que son vertidas a la sangre y llevan a cabo su actuación en puntos del organismo, que pueden estar muy alejados de la zona de producción.

Las glándulas endocrinas pueden producir más de una hormona. En muchos casos, esta elaboración múltiple se refleja en la organización anatómica de la glándula: así, en las glándulas suprarrenales, se observan dos partes, la corteza y la médula, cada una de las cuales está especializada en la producción de una hormona concreta.





Las principales glándulas que componen el sistema endocrino humano incluyen:

El hipotálamo

La hipófisis

La glándula tiroidea

Las glándulas paratiroideas

Las glándulas suprarrenales

La glándula pineal

Las glándulas reproductoras (que incluyen los ovarios y los testículos).

El hipotálamo, un conjunto de células especializadas ubicado en la parte central inferior del cerebro, es el principal nexo de unión entre los sistemas endocrino y nervioso. Las células nerviosas del hipotálamo controlan el funcionamiento de la hipófisis, segregando sustancias químicas que bien estimulan o bien inhiben las secreciones hormonales de esta última glándula.

A pesar de no ser mayor que un guisante, la hipófisis, ubicada en la base del cerebro, justo debajo del hipotálamo, se considera la parte más importante del sistema endocrino. Se suele denominar la “glándula maestra” porque fabrica hormonas que regulan el funcionamiento de otras glándulas endocrinas. La fabricación y secreción de hormonas hipofisarias puede verse influida por factores como las emociones y los cambios estacionales. A tal efecto, el hipotálamo envía información procesada por el cerebro (como la temperatura medioambiental, los patrones de exposición solar y los sentimientos) a la hipófisis.

La diminuta hipófisis se divide en dos partes: el lóbulo anterior y el lóbulo posterior El lóbulo anterior regula la actividad de las glándulas tiroidea, suprarrenales y reproductoras, y produce diversas hormonas, entre las que cabe destacar:

La hormona del crecimiento, que estimula el crecimiento óseo y de otros tejidos corporales y desempeña un papel importante en la utilización de los nutrientes y minerales

La prolactina, que activa la producción de leche en las mujeres que dan el pecho

La tirotropina, que estimula a la glándula tiroidea a producir hormonas tiroideas

La corticotropina, que estimula a las glándulas suprarrenales a producir determinadas hormonas.

La hipófisis también segrega endorfinas, unas sustancias químicas que actúan sobre el sistema nervioso reduciendo la sensación de dolor. Además, la hipófisis segrega hormonas que estimulan a los órganos reproductores a fabricar hormonas sexuales. La hipófisis también controla la ovulación y el ciclo menstrual en las mujeres.

El lóbulo posterior de la hipófisis libera la hormona antidiurética, también denominada vasopresina, que ayuda a controlar el equilibrio entre agua y sales minerales en el organismo. El lóbulo posterior de la hipófisis también produce oxitocina, que desencadena las contracciones uterinas necesarias para dar a luz.

La glándula tiroidea, ubicada en la parte anterior e inferior del cuello, tiene forma de pajarita o mariposa y produce las hormonas tiroideas tiroxina y triiodotironina. Estas hormonas controlan la velocidad a la cual las células queman el combustible de los alimentos para producir energía. La producción y liberación de hormonas tiroideas está controlada por la tirotropina, secretada por la hipófisis. Cuantas más hormonas tiroideas haya en el torrente sanguíneos de una persona, más rápidamente ocurrirán las reacciones químicas que tienen lugar en su organismo.

Las principales hormonas

TSH. Producida por la hipófisis, estimula la secreción de tiroxina por el tiroides.

ACTH. Hormona hipofisaria que regula la actividad de la corteza de las glándulas suprarrenales.

GH. Hormona hipofisaria que estimula el crecimiento.

FSH y LH. Hipofisarias. Estimulan la secreción de testosterona en los testículos y la maduración de gametos en estos y en los ovarios.

Prolactina. Hipofisaria. Estimula la producción de leche en las mamas.

Tiroxina. Tiroides. Activa el metabolismo celular.

Calcitonina. Tiroides. Disminuye la concentración de calcio en la sangre.

Parathormona. Paratiroides. Aumenta la concentración de calcio en la sangre.

Glucocorticoides. Corteza de las glándulas suprarrenales. Activan la producción de glucosa a partir de las reservas.

Adrenalina. Médula de las glándulas suprarrenales. Activa las respuestas ante el peligro.

Insulina. Páncreas. Disminuye la concentración de glucosa en la sangre.

Glucagón. Páncreas. Aumenta la concentración de glucosa en la sangre.

Testosterona. Testículos. Activa el desarrollo del aparato genital masculino y de los caracteres sexuales secundarios.

Estrdiol. Ovarios. Activa el desarrollo del aparato genital femenino y de los caracteres sexuales secundarios.

Progesterona. Ovarios. Activa el instinto reproductor. Después de la fecundación, provoca los cambios necesarios en la pared del útero para que se instale el embrión.



Escribe en los espacios la palabra correcta



El Sistema Endocrino está formado por unos órganos denominados __________endocrinas que segregan unas sustancias denominadas _________________. Dichas sustancias son transportadas por la __________ y ejercen su acción sobre otros órganos denominados _____________. El exceso o el ________________de hormonas, puede producir _______________, por ejemplo la _________________, que se trata mediante el suministro externo de la hormona.



Toda la actividad hormonal está regulada por

a) El diafragma

b) El corazón.

c) El hipotálamo

d) El cerebelo

e) La hipófisis

La incapacidad de producir Insulina, provoca una enfermedad denominada:

a) Malaria

b) Anemia

c) Migrañas

d) Diabetes

e) Hipotiroidismo

Las hormonas sexuales femeninas denominadas estrógenos dejan de producirse:

a) Al llegar la lactancia

b) Al llegar la menopausia

c) Al llegar la gestación

d) Al llegar la menarquía

e) Al llegar la menstruación



Empezamos observando el dibujo adjunto para responder a unas sencillas cuestiones.



a) ¿Qué glándulas reconoces en este esquema?





b) ¿Puedes nombrar alguna de las hormonas producidas por estas glándulas?





c) ¿Conoces alguna de las enfermedades producidas por la carencia o exceso de una hormona?





d) ¿En qué momento de la vida se empiezan a producir las hormonas sexuales?







e) ¿Qué relación establecerías entre la Diabetes y la Insulina?





Relaciona la glándula con la hormona uniéndolas con una línea



Páncreas Estrógenos

Testículos Andrógenos

Ovarios Tiroxina

Cápsulas suprarrenales Insulina

Tiroides Aldosterona



LA ALIMENTACIÓN y NUTRICION



Es el hecho de introducir en el organismo alimentos, ya sean líquidos o sólidos, es decir, la forma de proporcionar al cuerpo humano los alimentos que le son indispensables.

Los alimentos: son productos orgánicos de origen agrícola, ganadero o industrial cuyo consumo sirve para cubrir las necesidades nutritivas y proporcionar al organismo los nutrientes necesarios. Son sustancias que, una vez digeridas, aportan al organismo:

• Elementos para el crecimiento y la reposición del propio cuerpo

• Elementos reguladores de los dos procesos anteriores

• Los elementos que contienen los alimentos, se les llama nutrientes.

• Elementos a partir de los cuales el organismo puede producir energía (calor, movimiento, ...)

NUTRICIÓN

Se llama nutrición al conjunto de procesos gracias a los cuales el organismo recibe, transporta y utiliza sustancias químicas contenidas en el alimento.







Nutrientes energéticos

Hidratos de Carbono (H.C.)

Más concretamente los Hidratos de Carbono o Glúcidos son sustancias energéticas que son quemadas en la célula para conseguir energía. También se les puede llamar azúcares. El principal y más abundante es la Glucosa.

Entre los alimentos que aportan Hidratos de Carbono algunos de los más conocidos son el azúcar, los cereales, las pastas alimenticias, las hortalizas...

Un gramo de Hidratos de Carbono nos proporciona una energía de 4 Kcal (Kilocalorías)

Por ejemplo una papa de peso medio (unos 100g) tiene 19g de HC por lo tanto nos aporta 19g x 4Kcal/g = 76 Kcal.

Los H.C. deben aportar del 55-65% de la ingesta total diaria. Hay tres tipos de Hidratos de Carbono:

H.C. simples: Son azúcares de absorción rápida. Ejemplo azúcar blanco, miel...

H.C. complejos: Son azúcares de absorción lenta. Ej.: papas, pan, pasta...

Fibra dietética: Son los Hidratos de Carbono cuya estructura favorece el tránsito intestinal. Son los HC no aprovechables. Ejemplos de alimentos con abundante fibra dietética son los cereales integrales, las frutas, las legumbres, las hortalizas...

Lípidos o grasas

Los lípidos son los nutrientes que se queman en las células para producir energía.

1 gr. De grasa proporciona 9 Kcal.

Los lípidos están formados por ácidos grasos unidos a otros compuestos. Los ácidos grasos pueden ser saturados o insaturados. Los saturados están presentes en las grasas de origen animal y algunos aceites vegetales (palma, coco...), los ácidos grasos insaturados están presentes en los aceites vegetales en general, estos últimos son más beneficiosos para la salud por ser cardiosaludables.

Los lípidos deben suponer aproximadamente el 30% de la ingesta total diaria.

Cuando el organismo cubre sus necesidades calóricas, el exceso sobrante suelen ser lípidos que acumulamos en los reservorios de grasa.

Como alimentos lipídicos de origen vegetal tenemos los aceites (oliva, soja, girasol), y de origen animal, la mantecas, el sebo, la mantequilla o la grasa de la carne.

Proteínas

Las proteínas construyen los tejidos del cuerpo humano: la piel, la sangre, los músculos.

Aunque su función principal es la formadora, también proporcionan energía.

1 gr de proteínas aporta 4 Kcal.

Un huevo pesa alrededor de 60g y posee unos 8 g de proteína, esto supone que un huevo nos proporciona unas 31Kcal

Las proteínas deben suponer el 15% de la ingesta total. Están formadas por cadenas de aminoácidos (moléculas más sencillas). Hay 22 aminoácidos distintos, los cuales se combinan de distintas formas para dar lugar a las diferentes proteínas. De estos 22 aminoácidos, 9 son esenciales, lo que significa que su aporte debe ser íntegro del exterior, a través de la alimentación, es decir que el organismo no tiene capacidad para sintetizarlos.

Las proteínas también pueden ser de origen animal y vegetal, teniendo mayor calidad nutritiva las de origen animal.

Los alimentos más representativos de los protéicos con: los huevos, la leche, la carne, vísceras, pescados y legumbres

Nutrientes no energéticos

Minerales

Los Minerales son sustancias reguladoras de las funciones del organismo, se encuentran en la dieta en cantidades muy pequeñas, pero realizan misiones muy importantes. Se eliminan por orina, sudor y heces.

Los principales minerales se clasifican según los requerimientos del organismo en:

Macroelementos: Son aquellos que son necesarios en el organismo en cantidades medidas en gramos/día.

Oligoelementos: Son aquellos que son necesarios en el organismo en cantidades muy pequeñas, medidas en miligramos/día.

Los minerales necesarios más importantes son:

El calcio: entre otras funciones importantes forma y mantiene el tejido óseo e interviene en la contracción muscular.

El fósforo: Junto con el calcio participa en la formación y mantenimiento del tejido óseo.

El magnesio: interviene en la síntesis de proteínas, en la transmisión del impulso nervioso y en la contracción muscular.

El sodio - Cloro - Potasio: esenciales para la regulación de las reacciones bioquímicas.

El Hierro: su función principal es el transporte de oxigeno formando parte de la hemoglobina de la sangre.

El yodo: fundamental para la síntesis de las hormonas tiroideas.

El Flúor: previene la caries dental.

Algunos ejemplos de alimentos ricos en minerales son: la leche que es rica en calcio; la uva pasa, los higos y el plátano ricos en fósforo; las moras, las uvas pasas, las acelgas, y los guisantes, ricos en magnesio; las espinacas y el zumo de tomate son ricos en sodio; las olivas y las legumbres en general son ricas en potasio; las legumbres y el chocolate con leche son ricos en hierro; los ajos, el harina de maíz y algunos mariscos son ricos en yodo.

Vitaminas

Las vitaminas son sustancias que el organismo necesita en pequeñas cantidades para la regulación de sus funciones. Las vitaminas no se pueden sintetizar en el organismo, por lo que su aporte debe ser proporcionado por los alimentos.

Se dividen en hidrosolubles (solubles en agua) y en liposolubles (solubles en grasa).

Hidrosolubles: son el complejo vitamínico B y la vitamina C.

Liposolubles: son la vitamina A, D, K y E.

Algunos alimentos ricos en vitaminas son: el pomelo, limón y naranja son ricos en vitamina C; la vitamina A está presente en las espinacas y zanahorias; la leche contiene vitaminas del grupo B; la anguila y la sardina son ricas en vitamina D y la margarina vegetal contiene mucha vitamina E.

Atendiendo al tipo y a la cantidad de nutrientes los alimentos se pueden clasificar por grupos expresados claramente en la Rueda de los Alimentos:







Los dos primeros grupos (I y II) están constituidos por alimentos formadores, ricos en calcio y proteínas, como la leche, el queso, las carnes, los huevos y los pescados, que construyen los músculos y en consecuencia resultan indispensables en la época de crecimiento-niñez, embarazo y lactancia

Los alimentos del tercer grupo (III) tienen una función múltiple ya que, por tener un poco de todo, cumplen funciones energéticas, reguladoras y plásticas. Este grupo está formado por papas, legumbres y frutos secos

Los grupos IV y V, compuestos por hortalizas, verduras y frutas, son los llamados reguladores, porque su función es la de controlar las reacciones químicas de otras sustancias nutritivas. Son ricos en vitaminas y minerales, y en lo posible se recomienda que se consuman crudos, pues el calor afecta a su riqueza en vitaminas

En los grupos VI y VII encontramos alimentos como el azúcar, los cereales, aceites y grasas. Se denominan energéticos y son muy ricos en calorías

Nutrición y salud

De todos es sabido el dicho que una persona es lo que come. Existen múltiples enfermedades relacionadas o provocadas por una deficiente nutrición, ya sea en cantidad, por exceso o defecto, o por mala calidad:

Aterosclerosis.

Algunos cánceres.

Diabetes Mellitus.

Obesidad.

Hipertensión arterial.

Avitaminosis: Son poco frecuentes en los países occidentales como el beriberi, el raquitismo, el escorbuto, la pelagra.

Desnutrición: Que provoca el síndrome de kwashiorkor.

Bocio endémico.

Bulimia nerviosa.

Anorexia nerviosa.







Nutrición autótrofa y heterótrofa:

Los animales se pasan la mayor parte de su vida buscando alimento para vivir. La nutrición es el conjunto de procesos por los que los seres vivos intercambian materia y energía con el medio que les rodea. Los alimentos son las sustancias que ingieren los seres vivos. Están formados por moléculas, sustancias más sencillas orgánicas e inorgánicas (agua, sales, azúcares, proteínas, lípidos o grasas...) y que pueden ser utilizados por las células, éstos son los nutrientes.

La función de nutrición incluye varios procesos: la captación de nutrientes, su transformación, su distribución a todas las células y la eliminación de sustancias de desecho que se producen como resultado del uso que se hace de los nutrientes en las células. Esto es común a animales y vegetales. Para ello el cuerpo del ser vivo tiene órganos y aparatos especializados en la realización de estas tareas: aparato digestivo, respiratorio, circulatorio y excretor.

Nutrición en vegetales: Fotosíntesis.

Las algas y los vegetales se nutren de forma autótrofa. Para ello toman del medio: el agua, el dióxido de carbono y las sales minerales. Con las raíces toman el agua y las sales del suelo y con las hojas el dióxido de carbono del aire. Por el tallo se distribuye hacia las hojas el agua y las sales y hacia todo el vegetal los productos sintetizados en la fotosíntesis. La raíz entonces además de fijar el vegetal al suelo absorbe el agua y las sales por unos pelillos que existen en la zona pilífera. Esa agua y sales forman la savia bruta que se transporta desde la raíz a la hoja por el xilema a través de todo el tallo. La fuerza para ascender no es otra que la evaporación del agua al evaporarse en las hojas por transpiración.

Una vez que han llegado las sustancias inorgánicas a la hoja, ésta absorbe por los estomas de las hojas el dióxido de carbono que con la energía del sol transforman la savia bruta en savia elaborada (en los cloroplastos). Esta savia elaborada rica en azúcares y materia orgánica ya es distribuida al resto del vegetal por el floema.

Una vez que el vegetal ha adquirido la materia orgánica realizando en los cloroplastos de las hojas la fotosíntesis, debe usar esa materia orgánica para vivir. Los vegetales también necesitan energía para crecer, dar flores, reponer las hojas marchitas... Esa energía la toman del uso que hacen de los azúcares y demás compuestos fabricados en la fotosíntesis. Esa materia orgánica entra en las mitocondrias de las células y en ellas con la presencia de oxígeno se realiza la respiración celular consistente en: tomar materia orgánica y transformarla en energía y dióxido de carbono.

RECUERDA: Es un proceso idéntico al que realizan los animales, salvo que ellos toman la materia orgánica de otros seres vivos: no la fabrican.

Nutrición en animales: Los animales para vivir necesitan energía, pero no pueden tomarla del sol directamente. Sólo pueden obtener la energía de la transformación de los alimentos y del oxígeno que toman del aire. Así se realiza la nutrición heterótrofa. Los seres unicelulares lo tienen fácil. Toman del exterior, del medio, las sustancias que necesitan. En los seres pluricelulares la cosa se complica. No pueden tomar las sustancias del exterior directamente, muchas de ellas no tendrían acceso al medio externo. Por ello las células se especializan en tejidos, éstos se asocian en órganos y éstos a su vez en aparatos o sistemas que realizan funciones específicas dentro del organismo general.

Los aparatos que intervienen en la función de nutrición de los animales son:

1. Aparato Digestivo: que prepara los alimentos y los transforma en nutrientes útiles para las células.

2. Aparato Respiratorio: toma el oxígeno necesario para la vida celular y expulsa el dióxido de carbono que

lleva la sangre tras realizar la célula la respiración celular.

3. Aparato Excretor: elimina del organismo todas las sustancias tóxicas que produce la célula en su

funcionamiento.

METABOLISMO

El metabolismo comprende una serie de transformaciones químicas y procesos energéticos que ocurren en el ser vivo. Para que sucedan cada una de esas transformaciones se necesitan enzimas que originen sustancias que sean a su vez productos de otras reacciones. El conjunto de reacciones químicas y enzimáticas se denomina ruta o vía metabólica.

El catabolismo es el metabolismo de degradación de sustancias con liberación de energía.

El anabolismo es el metabolismo de construcción de sustancias complejas con necesidad de energía en el proceso.

El anabolismo.

La construcción de biomoléculas propias exclusivas sólo pueden llevarla a cabo los seres vivos a base de capturar determinadas sustancias del medio en que viven. En muchos seres vivos la nutrición solo puede realizarse mediante la ingestión de otros seres vivos.

Nuestra vida en el planeta tierra depende de la función de unos seres vivos muy especiales, que son capaces de fabricar su propia materia a partir de la luz. Se trata de plantas verdes y algas que realizan la fotosíntesis. Los organismos fotosintéticos utilizan la luz del sol y transforman su energía luminosa en energía para formar glúcidos y otras moléculas orgánicas. Estas moléculas orgánicas forman sus tejidos que sirven de alimento a los seres vivos no fotosintetizadores.

El catabolismo

El catabolismo comprende el metabolismo de degradación oxidativa de las moléculas orgánicas, cuya finalidad es la obtención de energía necesaria para que la célula pueda desarrollar sus funciones vitales. Debe existir una última molécula que capte los electrones o los hidrógenos desprendidos en las reacciones de oxidación. Si el aceptor de electrones es el oxígeno molecular la ruta o el catabolismo es aeróbico y si es otra molécula es catabolismo anaeróbico.

DIGESTIÓN

A lo largo de este proceso se transforma el alimento en materia que el organismo sea capaz de absorber. La digestión del alimento se realiza por procedimientos mecánicos y químicos. En el curso de este proceso se separa la materia asimilable, como glucosa, de materia no asimilable, por ejemplo pelos o uñas. El modelo más complejo de digestión se puede encontrar en los vertebrados superiores, tal es el caso de la digestión en Mamíferos.

Existen tres tipos de digestión:

La digestión intracelular. Consiste en digerir los nutrientes dentro de la célula, utilizando las enzimas digestivas de los lisosomas. Éste es el único sistema del que disponen animales poco evolucionados para digerir su alimento.

La digestión mixta. Comienza en la cavidad gastrovascular, segregando enzimas proteolíticas. Posteriormente, las sustancias nutritivas son atrapadas por las células que revisten la cavidad, mediante vesículas de endocitosis. Las macromoléculas fagocitadas sufren la digestión intracelular. Las partículas no digeridas se expulsan a través de la boca, único orificio existente.

La digestión extracelular. Es realizada por todos los vertebrados y por algunos invertebrados. Se produce en el exterior de las células, dentro del tubo digestivo. Este proceso supone la transformación del alimento en moléculas asimilables por el organismo; transformación que se consigue mediante una digestión mecánica y una digestión enzimática

Aparato digestivo

El modelo de aparato digestivo varía según el tipo de animal que estudiemos. Sin embargo, se pueden reducir a dos modelos básicos que son el de forma de saco y el de forma de tubo. En ocasiones, como en animales endoparásitos, puede no existir aparato digestivo.

Saco. Es una estructura poco evolucionada en la que el orificio de entrada sirve también como vía de salida. Aparece en Poríferos, Cnidarios y Ctenóforos. Esta estructura aparece como deformación evolutiva de una estructura en forma de tubo, como es en el caso de muchos Equinodermos.

Tubo. Consiste en una estructura más o menos alargada en la que existe un orificio de entrada, llamado boca, y un orificio de salida, llamado ano. El alimento recorre el tubo en un único sentido, desde la boca hasta el ano. Pueden aparecer glándulas asociadas, cuya misión consiste en facilitar la digestión del alimento.

Fases del proceso digestivo

El aparato digestivo debe realizar una serie de actividades. Todas ellas están encaminadas a la adquisición, procesamiento e incorporación de las partículas alimenticias en el cuerpo, así como de la expulsión de todo aquello que no ha sido utilizado. Las fases del proceso digestivo son ingestión, digestión, absorción y egestión.

Ingestión

La adquisición del alimento se realiza por órganos especializados. La ingestión es la introducción del alimento en el aparato digestivo y se realiza a través de la boca. Para conseguir el alimento, existen diversos modelos de nutrición. Básicamente se ajustan a dos tipos, que son la nutrición macrofágica y la nutrición microfágica.

La macrofagia se produce en los animales que realizan de forma activa la selección y la captura del alimento. Es típica de depredadores y carroñeros.

Para llevar a cabo este tipo de alimentación se necesita algún tipo de estructura especial, como puede ser la existencia de distintos tipos de dientes o de pico, poseer veneno, zarpas, garras, musculatura potente, adaptación a la carrera, etc.

La microfagia es practicada por los animales que no seleccionan el alimento, como son aquellos que se nutren de líquidos, animales filtradores, sedimentívoros o micrófagos de superficie. Para este tipo de alimentación también se necesitan estructuras adecuadas, como piezas bucales especiales para la succión, espiritrompa de mariposas o redes filtradoras que tamizan el medio donde viven. Animales herbívoros de gran tamaño poseen poderosos dientes que aplastan la abundante cantidad de masa vegetal. Pueden tener, incluso, modificaciones en su aparato digestivo para aprovechar mejor ese tipo de alimento, como en el caso de los rumiantes.

Las células sólo pueden utilizar ciertas formas de materia

Porque únicamente pueden entrar en ellas, para ser utilizadas, moléculas sencillas (monómeros). Pero estas son muy escasas en la naturaleza. Normalmente lo que existe son grandes moléculas (polímeros), formadas por cientos o miles de moléculas sencillas unidas entre sí. Estas son las que forman los alimentos.





La digestión es un proceso mediante el cual las enzimas digestivas rompen las uniones entre los monómeros de tal forma que el polímero se transforma en numerosos monómeros libres. Las enzimas digestivas son específicas para cada polímero. Sobre el almidón actúan diferentes amilasas rompiendo las uniones entre las moléculas de glucosa. Sobre las grasas actúan las lipasas que separan los ácidos grasos de la glicerina. Y sobre las proteínas actúan proteasas que rompen los enlaces entre aminoácidos, dejando a estos libres.

Existe un aparato especializado en transformar los alimentos en moléculas sencillas (monómeros):

La digestión en humanos

Boca.

En la boca el alimento se mezcla con la saliva formado el bolo alimenticio. La saliva, fabricada por las glándulas salivares, contiene entre otras substancias una enzima digestiva llamada amilasa que inicia la digestión el almidón.









Esófago.

En él ocurre una acción mecánica. Mediante los movimientos peristálticos, que son contracciones y dilataciones de los músculos de la pared del esófago, que amasan, mezclan y hacen avanzar el bolo alimenticio hacia el estómago











Estómago.

En su pared interna hay glándulas secretoras de jugo gástrico, que contiene, entre otras substancias, proteasas (enzimas que actúan sobre las proteínas), HCl, es decir, ácido clorhídrico que tiene efecto bactericida y favorece la acción de las proteasas, mucus que actúa protegiendo la pared del estómago de la acción del ácido clorhídrico.

El producto final de la digestión en el estómago recibe el nombre de quimo.



Intestino delgado



El quimo se mezcla con la bilis y con el jugo pancreático (producidos por el hígado y por el páncreas respectivamente) en el duodeno.

La bilis emulsiona las grasas convirtiéndolas en pequeñas gotitas, facilitando así la acción de las lipasas del jugo pancreático. Este jugo contiene, además de lipasas, amilasas y proteasas.



















En las paredes del intestino delgado hay otras glándulas que fabrican el jugo intestinal en cuya composición entran de nuevo los tres tipos de enzimas.

La acción conjunta de todas las enzimas producidas en este tramo completa la digestión química de todos los alimentos.

Los movimientos peristálticos se siguen produciendo a lo largo de todo el intestino delgado. .

El alimento está preparado para ser distribuido a las células: absorción.

Las moléculas resultantes de la digestión de los alimentos atraviesan las paredes del intestino delgado (ileon) pasando a la sangre y a la linfa. Esta, la linfa, transporta fundamentalmente los productos de la digestión de las grasas, el resto es transportado por la sangre.

Para que este proceso ocurra de manera eficaz las paredes internas del intestino presentan unos pliegues llamados vellosidades intestinales que aumentan la superficie de absorción.















Las substancias no digeridas pasan al intestino grueso, dónde ocurren cosas importantes.

En el intestino grueso tienen lugar tres procesos con los que termina el tránsito de los alimentos por el tubo digestivo.

- Absorción de agua. Toda la digestión se ha realizado en disolución, con el alimento y las enzimas en agua. Ahora, en el intestino grueso, casi toda esa agua va ser recuperada por el organismo.

- Se realiza una digestión suplementaria gracias a las bacterias que viven en simbiosis con nosotros en nuestro intestino (la llamada flora intestinal). De este modo aprovechamos algo de celulosa (que no podemos digerir), pero, sobre todo, esas bacterias nos proporcionan vitaminas, siendo la principal fuente de vitaminas K y B12.

- Se forman las heces fecales, que es la forma de eliminar los residuos de la digestión (no confundir "eliminar los residuos" con "excretar los desechos"). Estas heces avanzan mediante movimientos peristálticos hacia el ano. .

















Aparatos digestivos en otros animales

En la nutrición humana algunos productos no son digeribles por nuestro aparato digestivo (la fibra) sin embargo forma la dieta básica de muchos animales herbívoros como la vaca. En este caso el estómago está adaptado en compartimentos que ayudan a la digestión de esa fibra (celulosa). Tienen cuatro cámaras: panza, redecilla, libro y cuajar. Los animales comen la hierba, la mastican y la pasan casi sin digerir a la panza. Luego en un lugar tranquilo rumian el alimento, es decir devuelven el producto de la digestión a la boca de nuevo y allí mastican la hierba fermentada en la panza. Luego ya pasa por la redecilla, el libro y el cuajar que terminan la digestión.





Válvula espiral: los elasmobranquios (tiburones) son carnívoros que tienen un intestino muy corto. Para aprovechar al máximo la capacidad energética de su alimento, principalmente proteico, deben retardar el paso del alimento a través del intestino. Disponen de una estructura en el interior del intestino, en forma de escalera de caracol, que obliga al quimo a reducir su velocidad de circulación, permitiendo al animal una mejor digestión y absorción.



Actividad 1



En el cuadro anota ejemplos de organismos autótrofos y heterótrofos



Autótrofos Heterótrofos















Actividad 2



Elabora un mapa conceptual con el tipo de alimentación de los 5 reinos en el reverso de la hoja

Actividad 3 (por equipos)



Con la información adquirida de alimentación, nutrición y metabolismo de los seres vivos, se repartirá a cada equipo una especie de ser vivo de acuerdo al árbol filogenético de los siguientes ejemplos:



Bacteria



Amiba



Hidra



Lombriz de Tierra



Planta



Animal



Elaborando el dibujo en una cartulina en forma de mural, el cual se pegará en cualquier parte visible del salón a manera de exposición, para que todos los alumnos puedan observarlos y reportando individualmente la conclusión de todas las exposiciones en un mapa mental.



¿Cómo son estos alimentos?

a) Ricos en proteínas. También tienen algo de grasa

b) Muy ricos en fibra alimentaria

c) Muy ricos en almidón y pobres en grasas y proteínas

d) Muy pobres en proteínas y ricos en grasa

¿Qué nutrientes aportan más calorías por gramo?

a) Los carbohidratos

b) Las proteínas

c) Las grasas

d) Los glúcidos

¿Cómo son estos alimentos?

a) Son ricos en almidón

b) Son ricos en fibra y vitaminas

c) Son ricos en proteínas

d) Son ricos en grasas

¿Qué alimentos deben formar la base de la pirámide alimenticia?

a) El aceite y las grasas

b) Las carnes rojas

c) La leche, los huevos y el azúcar

d) Los ricos en carbohidratos complejos



La papa, sin freir, ¿en qué es muy rica?

a) En almidón (glúcido polisacárido)

b) En aminoácidos esenciales

c) En fibra

d) En grasa





¿Qué nutriente es más abundante en el pan?

a) La grasa

b) El almidón, un monosacárido

c) La celulosa, un polisacárido

d) El almidón, un polisacárido



Completa las frases usando las palabras

alimentos células cuerpo en reposo energía lípidos líquidos metabolismo nutrientes organismo



Los ______________son los productos sólidos o ____________que ingerimos, de los cuales el __________________ obtiene los nutrientes que necesita para vivir y expulsa el resto que no es aprovechable. Los _________________ son compuestos químicos contenidos en los alimentos que aportan a las ___________________ todo lo que necesitan para vivir. Son nutrientes orgánicos las proteínas, los glúcidos y los ________________.

Incluso cuando estás _______________ o durmiendo el ________________consume _______________. Esta energía es el ______________________ basal.

Subraya la respuesta correcta

¿Qué nombre recibe el líquido con enzimas digestivas producido por el páncreas?

a) Quimo

b) Jugo pancreático

c) Ácido clorhídrico

d) Bilis



¿Qué nombre recibe la primera parte del intestino delgado?

a) Píloro

b) Colon

c) Jugo intestinal

d) Duodeno



¿Qué "papilla a medio digerir" se forma en el estómago?

a) El bolo alimenticio

b) El jugo gástrico

c) El píloro

d) El quimo



¿La digestión finaliza en el estómago?

a) Sí, porque cuando el quimo sale del estómago ya se ha realizado todo el proceso digestivo

b) Depende, a veces sí, a veces no

c) Sí, el estómago es el único órgano encargado de digerir

d) No. En el estómago ocurre una parte de la digestión, pero ésta termina de hacerse en el intestino

¿Cómo se forma el quimo?

a) Se forma en el estómago

b) Por la acción de la bilis o líquido biliar

c) Por la acción del jugo gástrico y los movimientos del estómago

d) Por la acción del jugo pancreático y los movimientos del estómago



¿Qué nombre recibe el líquido con ácido clorhídrico y enzimas digestivas que produce el estómago?

a) Jugo pancreático

b) Jugo gástrico

c) Bilis

d) Quimo



¿Qué nombre recibe "la salida" del estómago que puede abrise y cerrarse?

a) Quimo

b) Píloro

c) Jugo gástrico

d) Vesícula



¿Por qué tubo va el bolo alimenticio hasta el estómago?

a) Por la tráquea

b) Por el quimo

c) Por el esófago

d) Por el píloro



¿Qué son las enzimas digestivas del jugo gástrico?

a) Son la suma del jugo pancreático y el líquido biliar

b) Son sustancias del alimento

c) Son sustancias producidas por las glándulas gástricas para digerir

d) Son células que digieren el bolo alimenticio