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Organismos con células eucariotas (que tienen núcleo).

Comienzos

Como ya sabemos, la vida comenzó en el agua, por lo que es probable que las algas fueran las antecesoras de este grupo. En este medio cuentan con características muy particulares: no se desecan, se mantienen con un adecuado sostén y se reproducen fácilmente debido a que el agua sirve como medio para dispersar las esporas.

Multicelulares.
Tienen pared celular.
Tienen un nivel de organización de órganos.
Autótrofos.
Contienen un pigmento llamado clorofila que ayuda a absorber la luz solar. Obtienen su color verde de la clorofila que se encuentra dentro de sus células.

No presentan sistema de locomoción, viven anclados a un sustrato.
Su reproducción puede ser sexual o asexual.

CLASIFICACIÓN DENTRO DEL REINO

El reino vegetal se clasifica en subgrupos: briofitas y cormofitas. Los criterios en los cuales se basa esta clasificación son:

Si las estructuras del cuerpo de la planta presentan diferenciación.
Si presenta sistema vascular para el transporte de sustancias.
Si la planta produce flores y semillas.

Briofitas (Briophyta)

Las plantas de este grupo tienen cuerpos diferenciados como tallos o estructuras foliares, pero carecen de un sistema vascular para el transporte de sustancias. Se encuentran tanto en la tierra como en hábitats acuáticos, por lo que se conocen como anfibios del reino vegetal.

Las briofitas han desarrollado rizoides para anclar y absorber agua junto con sales minerales disueltas.

No tienen semillas y se desarrollan en dos fases: gametofito y esporofito.

Esporofito: está compuesto por filamento y cápsula, en esta última se originan las esporas.
Gametofito: se produce al germinar una espora, pero requiere de la humedad adecuada para ello.

Clasificación de las briofitas

Antoceros: briofitas simples.

Hepáticas: briofitas de aspecto plano.

Musgos: briofitas filiformes.

Cormofitas (Cormophyta)

Son plantas vasculares que tienen raíz, tallo y hojas. En el transcurso del tiempo se adaptaron al medio terrestre. Pueden clasificarse en Pteridophyta y Spermatophyta.

Pteridophyta (sin semillas)

No producen flores.
Se desarrollan en fases independientes, en una de ellas producen esporas y en otra células sexuales.
Tienen estructuras bien diferenciadas, como el tallo, la raíz, las hojas y un sistema vascular.
Generalmente habitan en sitios húmedos y con poca luminosidad.

Los helechos y los equisetos forman parte del grupo de las pteridofitas.

Spermatophyta (con semillas)

Tienen semillas y flores.
Habitan en diversos lugares del planeta.
Se clasifican en gimnospermas y angiospermas, estas últimas a su vez se dividen en monocotiledóneas y dicotiledóneas.

Criptógamas y Fanerógamas

Según su capacidad de formación de semillas, el reino de las plantas se clasificó en criptógamas y fanerógamas. Las criptógamas son plantas que no tienen órganos reproductivos conspicuos o bien desarrollados, como los briófitos y los pteridofitos. Por su parte, las fanerógamas son plantas que tienen órganos reproductivos conspicuos y producen semillas como las gimnospermas y las angiospermas.

Gimnospermas: son plantas que tienen un cuerpo bien diferenciado, un sistema vascular y producen semillas desnudas, es decir, que no están encerradas dentro de una fruta. Los árboles perennes, siempreverdes leñosos pertenecen a este grupo.

Angiospermas: a diferencia de las gimnospermas, las semillas de las angiospermas están encerradas dentro de los frutos. Se conocen comúnmente como plantas con flores. Las semillas germinan de hojas embrionarias llamadas cotiledones; según el número de cotiledones presentes en las semillas, se dividen en dos: monocotiledóneas y dicotiledóneas.

Tipos de angiospermas

Monocotiledóneas

Tienen un solo cotiledón, las piezas florales se disponen en grupos de tres, el tallo no tiene formación de madera secundaria y sus hojas presentan nerviación paralela.

Dicotiledóneas

El embrión tiene dos cotiledones que se transforman en hojas adultas, tienen una raíz principal, raíces secundarias, cuatro o cinco pétalos y la nerviación se presenta en patrones pinnados o palmados.

¿CÓMO CONTRIBUYEN LAS PLANTAS A NUESTRA VIDA?

Las plantas son extremadamente importantes en la vida de las personas en todo el mundo, de ellas dependen la mayor parte de las necesidades humanas básicas como alimentos, ropa, refugio y atención médica.

Combustible

Las plantas ayudan a proporcionar algunas de nuestras necesidades energéticas. En algunas partes del mundo, la madera es el principal combustible utilizado por las personas para cocinar y calentar sus hogares.

Importancia biológica

La fotosíntesis de las plantas proporciona el oxígeno en la atmósfera de nuestro planeta.
Evitan la erosión del suelo.
Reducen el nivel de contaminantes en el aire.
Son la base para muchas cadenas alimenticias en el mundo.
Los bosques ayudan en la formación de lluvias.
Actúan como hábitat de muchos animales.

Utilidad industrial

Las plantas proporcionan la materia prima para muchos tipos de productos farmacéuticos, así como también para tabaco, café y alcohol.

¿Sabías qué?

El Aloe vera es una planta medicinal muy popular que se ha utilizado durante miles de años para el tratamiento de diferentes enfermedades, principalmente las relacionadas con la piel.

La industria de la fibra depende en gran medida de los productos del algodón.
La madera de una amplia variedad de árboles se emplea para la fabricación de un sinfín de productos.
Algunas plantas se utilizan en la fabricación de jabón, gelatina y otros alimentos.

RECURSOS PARA DOCENTES

Video “Reino Plantae”

Video que muestra los dos grandes grupos de plantas. Explica las características principales de cada grupo y parte de su clasificación.

Artículo “El mundo de las plantas”

Artículo que desarrolla las características y la clasificación de la diversidad de plantas vasculares y no vasculares.

Artículo “Adaptaciones de las plantas”

Este artículo desarrolla la gran diversidad de especies vegetales que son capaces de colonizar los ambientes más adversos.

CAPÍTULO 7 / TEMA 4

Eucariotas: dominio eukarya, reino protista o protoctista

El término protista fue utilizado por primera vez por Ernst Haeckel en 1886. Hace referencia a un reino que forma un vínculo entre otros reinos de plantas, animales y hongos. Los protistas representan un paso importante en la evolución temprana.

CARACTERÍSTICAS GENERALES

Organismos eucariotas simples.
Unicelulares, algunos coloniales y otros multicelulares, como las algas.

¿Sabías qué?

Los protistas pueden ser muy pequeños o tener hasta 100 metros de longitud.

Principalmente de naturaleza acuática.
Tienen mitocondrias para la respiración celular y algunos tienen cloroplastos para la fotosíntesis.
Los núcleos de los protistas contienen múltiples hebras de ADN, el número de nucleótidos es significativamente menor que los eucariotas complejos.
Pueden ser heterótrofos o autótrofos. Los flagelados se alimentan por filtración y otros mediante el proceso de endocitosis.
El movimiento es a menudo por flagelos o cilios.
La respiración celular es principalmente aeróbica, pero algunos que viven en lodo debajo de estanques o en tractos digestivos de animales son estrictamente anaerobios facultativos.
Algunas especies se reproducen sexualmente y otros asexualmente.
Forman quistes en condiciones adversas.
Los protistas son un componente principal del plancton.
Algunos protistas son patógenos, como el Plasmodium falciparum, que causa la malaria en humanos.

PROTISTAS PARECIDOS A ANIMALES

Los protistas que tienen características similares a los animales se conocen como protozoos y habitan en ambientes húmedos. Su capacidad para moverse y su incapacidad para producir sus propios alimentos (heterótrofos) los hacen semejantes a los animales, pero a diferencia de éstos, son unicelulares.

PROTOZOOS

Sarcodinas

Zooflagelados

Ciliados

Esporozoos

Estos protistas se clasifican de acuerdo a la forma en que se mueven:

Sarcodinas

El movimiento de estos organismos se produce al extender los lóbulos del citoplasma conocidos como pseudópodos. Durante la formación de los pseudópodos, el citoplasma fluye hacia el lóbulo y es por ello que tienen una apariencia similar a una burbuja.

Ameba

Las amebas pueden alcanzar un tamaño máximo de 2 mm de diámetro. Estos protozoos cambian constantemente de forma y emplean los pseudópodos para el movimiento y la alimentación. La forma de un pseudópodo generalmente refleja la agrupación familiar a la que pertenece.

Zooflagelados

Estos protozoos se mueven con la ayuda de flagelos. La mayoría son parásitos, muchos se ven en el intestino de los humanos, en las termitas y en otros animales. Las especies parasitarias generalmente tienen más flagelos que aquellos de vida libre.

Algunos flagelados son perjudiciales como el *Trypanosoma gambiense*, que causa la enfermedad del sueño en bovinos y humanos.

Ciliados

Los protozoos de este filo se mueven con estructuras pilosas llamadas cilios, que además de permitir la locomoción del organismo, son empleados para barrer partículas de alimentos en el organismo.

Esporozoos

Todos los miembros de este filo son sésiles, es decir, no se mueven porque carecen de estructuras locomotoras. Son transportados por sus huéspedes a través de sus fluidos corporales.

PROTISTAS PARECIDOS A PLANTAS

Los protistas similares a plantas tienen clorofila, esta sustancia verde en sus células les permite hacer fotosíntesis. Se presume que la mayor cantidad de oxígeno en la Tierra la producen estos organismos.

Algas verdes

Incluyen algas unicelulares y multicelulares.
La mayoría son de agua dulce.
Tienen paredes celulares de celulosa y pectina.
Su principal fuente de reserva es el almidón.

La Spirogyra es un alga verde unicelular que crece como un hilo verde o filamento.

Algas rojas

La mayoría son grandes y multicelulares.
Crecen en los océanos.
Algunas algas rojas se usan como alimento en ciertas partes de Asia.

Algas pardas

Multicelulares.
Crecen en rocas de aguas de mar poco profundas.
Las algas grandes se llaman quelpos.
Importante fuente de alimento para peces e invertebrados.

¿Sabías qué?

El alginato es una sustancia derivada de algunas algas que se utiliza en la fabricación de lociones o plásticos y en odontología para obtener impresiones dentales.

Algas doradas

Su nombre de deriva del griego Chryso, que significa “color de oro”.
Se dividen en algas verde-amarillas, algas marrones-doradas y diatomeas.
Las diatomeas son las más abundantes.

Diatomeas

La concha de las diatomeas está hecha de sílice. Son la principal fuente de alimentos para los organismos acuáticos. Los fósiles de estos organismos forman depósitos gruesos en el fondo del mar conocidos como diatomeas.

Algas de fuego

Unicelulares.
Se las conoce como dinoflagelados.
Almacenan alimentos en forma de almidón y aceites.
El color rojo es debido a la clorofila A y C y xantofilas.
Tienen la capacidad de ser bioluminiscentes.

Los dinoflagelados que causan las mareas rojas contienen una neurotoxina que los hace venenosos para la fauna marina.

PROTISTAS CON ASPECTO DE HONGOS

Unicelulares.
Conocidos como moldes de limo.
Saprófitos.
Viven en suelo húmedo, plantas y árboles en descomposición.

¿Sabías qué?

En condiciones desfavorables, estos protistas producen esporas resistentes que se dispersan a través de las corrientes de aire y ayudan a la supervivencia del individuo durante un largo tiempo.

IMPORTANCIA BIOLÓGICA

Productores primarios que desempeñan un papel básico en la producción de alimentos y oxígeno.
Algunos protistas son comestibles.
Las algas marinas son ricas en sodio, potasio y yodo.
Son fuentes primarias de algunos medicamentos al producir sustancias como la fucoidina y la heparina, que se emplean como anticoagulantes.

IMPORTANCIA SANITARIA

Por su condición de parásitos, algunos protistas pueden causar muchas enfermedades en plantas y animales, así como también en el hombre: la giardiasis, la malaria, el mal de Chagas, la disentería amebiana y la toxoplasmosis.

El tizón tardío de la papa es causado por el protozoario Phytophthora infestans.

UTILIDAD INDUSTRIAL

Los protistas marinos tienen gran importancia en la fabricación de productos comerciales, ya que producen sustancias útiles como el alginato, el agar, la carragenina y algunos antisépticos que se emplean en la industria farmacéutica y cosmética.

Agar

El agar se usa como medio para cultivar bacterias y otros organismos en condiciones de laboratorio, también para hacer cápsulas de gelatina y como base para algunos cosméticos.

RECURSOS PARA DOCENTES

Artículo “El reino de los Protistas”

Este recurso permitirá obtener más información acerca de este grupo de seres vivos que no son ni plantas, ni animales, ni hongos.

Artículo “Seres vivos unicelulares”

Este recurso permitirá conocer las características de los organismos que sólo pueden ser observados mediante un microscopio y que habitan diversos ambientes.

Infografía “Reino Protista”

Con este recurso podrá dar a conocer la información sobre estos organismos eucarióticos, que pueden ser unicelulares y pluricelulares.

CAPÍTULO 6 / REVISIÓN

Los seres vivos y la célula | ¿qué aprendimos?

TEORÍA CELULAR Y CARACTERÍSTICAS DE LOS SERES VIVOS

Se consideran seres vivos todos aquellos organismos que están hechos de células, que son las unidades de la vida. Existen dos tipos de células: las procariotas y las eucariotas. La teoría celular describe las células y cómo funcionan. Es considerada uno de los principios básicos de la biología, el crédito de la misma se lo llevan los grandes científicos Theodor Schwann, Matthias Schleiden y Rudolph Virchow, aunque ningún avance se hubiera logrado si no fuera por los trabajos de Robert Hooke. Todas las funciones de los seres vivos dependen de las células: el movimiento, la reproducción, el crecimiento, la sensibilidad, la respiración, la excreción y la nutrición.

Robert Hooke acuño el término “célula” al examinar la estructura porosa del corcho y observar pequeñas celdillas.

LA CÉLULA: UNIDAD ESTRUCTURAL Y FUNCIONAL

La célula puede definirse como la unidad fundamental de los organismos vivos capaz de reproducirse independientemente. Cada célula está contenida dentro de una membrana puntuada con puertas, canales y bombas especiales. Estos dispositivos permiten la entrada o la salida de moléculas seleccionadas mediante dos mecanismos principales: transporte pasivo y transporte activo. Protegido por la membrana se encuentra el citosol, el cual a su vez está compuesto por el citoesqueleto, una red de estructuras proteicas filamentosas. Finalmente, uno de los organelos más importantes de la célula, y el que se encarga de que se cumplan las funciones vitales y de resguardar el ADN, es el núcleo, presente únicamente en las células eucariotas.

En el núcleo de cada célula, la molécula de ADN se empaqueta en estructuras parecidas a hilos llamadas cromosomas.

CÉLULA ANIMAL VS CÉLULA VEGETAL

De los dos tipos de célula que existen, la más desarrollada es la eucariota. Las células eucariotas se pueden clasificar en dos tipos: la célula vegetal y la célula animal. Ambos tipos de célula comparten organelos como la membrana plasmática, el núcleo, el citoplasma, el retículo endoplasmático, el aparato de Golgi, las mitocondrias y las vacuolas. Por otro lado, se diferencian en organelos como los lisosomas, la pared celular, los cloroplastos y los centriolos. La teoría endosimbiótica propone que los cloroplastos fueron una vez células procariotas que vivían dentro de células huéspedes y que quedaron atrapadas dentro de ellas. Por un lado, recibían protección y, por otro lado, ellos proporcionaban nutrientes, y así, con el paso del tiempo, se formaron las células eucariotas.

Una de las diferencias entre la célula animal y la vegetal es que esta última posee una pared celular que le da soporte.

NUTRICIÓN Y RESPIRACIÓN CELULAR

Se conoce como respiración al conjunto de reacciones bioquímicas mediante las cuales la energía es liberada a partir de sustancias alimenticias, como por ejemplo, la glucosa. La respiración celular se lleva a cabo a través de 3 procesos: glucólisis, mediante el cual es extraída la energía de la glucosa; ciclo de Krebs, mecanismo mediante el cual las células vivas descomponen moléculas de combustible orgánico en presencia de oxígeno para recoger la energía que necesitan para crecer y dividirse; y finalmente la cadena transportadora de electrones, la ruta final de la respiración aerobia y la única parte del metabolismo de la glucosa donde se utiliza el oxígeno atmosférico.

El adenosín trifosfato o ATP es una molécula transportadora energía y se encuentra en las células de todos los seres vivos.

FUNCIONES CELULARES DE REPRODUCCIÓN Y RELACIÓN

El mecanismo de reproducción celular más difundido es la mitosis. Es un proceso de división celular mediante el cual una célula se divide y da origen a dos células hijas genéticamente idénticas a ella. Se compone por las siguientes fases: profase, metafase, anafase y telofase. Por otro lado, la meiosis es la forma especializada de división celular que se produce en las células sexuales, por ejemplo: las esporas de plantas, los espermatozoides y los óvulos. Se compone de las siguientes fases: meiosis I y meiosis II, cada una con profase, metafase, anafase y telofase. Además de los procesos de mitosis y meiosis, para que se separen físicamente las células ocurre la citocinesis.

El ciclo celular es un conjunto ordenado de sucesos que pueden producir crecimiento y división en células hijas.

PRODUCCIÓN CELULAR

Las proteínas están presentes en los seres vivos y son las responsables de construir estructuras biológicas y realizar variadas funciones indispensables para el desarrollo de los organismos. El ADN determina el orden de los aminoácidos en la formación de proteínas. La síntesis de proteínas tiene como finalidad permitir al organismo formar aquellas macromoléculas que se necesitan para llevar a cabo sus funciones. La síntesis de proteínas en las células consta de dos etapas: la transcripción y la traducción. Por un lado, la transcripción es el proceso mediante el cual la información contenida en el ADN es copiada en forma de ARN mensajero (ARNm). En la traducción, el ARNm sale del núcleo y se mueve hacia los ribosomas, donde se produce la síntesis de proteínas.

Los ribosomas son los organelos encargados de fabricar proteínas, pueden encontrarse libres en el citoplasma o unidos al retículo endoplasmático rugoso.

CAPÍTULO 5 / REVISIÓN

AMBIENTES AEROTERRESTRES |¿QUÉ APRENDIMOS?

¿Qué son los ambientes aeroterrestres?

Los ambientes aeroterrestres son aquellos ecosistemas que albergan animales que se desarrollan tanto en el aire como en la tierra. En ellos podemos encontrar componentes bióticos, como las plantas o los animales, y componentes abióticos, como la temperatura o la luz. Dentro de los ecosistemas aeroterrestres podemos encontrar: praderas, bosques, desiertos y montañas. Se diferencian de los ecosistemas acuáticos principalmente por el medio donde se desarrollan los organismos: en los ecosistemas terrestres es en la tierra y en los acuáticos en el agua. Los ambientes aeroterrestres se han visto sujetos a múltiples cambios que los han ido deteriorando, como la deforestación, el pastoreo, la caza indiscriminada y el urbanismo.

Los bosques de coníferas son un ejemplo de ambientes aeroterrestres.

Biomas

Los biomas son espacios de terreno en el cual existen diversas comunidades que comparten las mismas condiciones ambientales. Un bioma no es un ecosistema, sin embargo, puede englobar varios de ellos, son términos que, aunque tengan una definición similar, representan realidades diferentes. Existen biomas tanto terrestres como acuáticos, dentro de los terrestres podemos encontrar: la taiga, la tundra, el bosque caducifolio, el bosque tropical, la pradera, las sabanas, el chaparral y los desiertos. Por otro lado, los biomas acuáticos incluyen a los biomas marinos, extensiones de agua salada que cubren el 70 % de la superficie de la Tierra, a los manglares y a los biomas dulceacuícolas.

Bosques y selvas

Los bosques son ecosistemas complejos compuesto principalmente de árboles que amortiguan la tierra y sostienen una gran cantidad de formas de vida. Los árboles ayudan a crear un ambiente especial que, a su vez, afecta a los tipos de animales y plantas que viven allí. Se caracterizan por estar formados principalmente por árboles y estar divididos en dos estratos: canopia y sotobosque. Por otro lado, se conocen como selvas a las grandes extensiones densas de árboles, principalmente de hoja ancha, con dosel cerrado y un sotobosque diverso. Su característica principal es que los árboles pueden llegar a medir más de 30 metros, lo que dificulta la entrada de la luz solar.

Las selvas se diferencian de los bosques por la altura y lo densa que es su vegetación.

Matorrales y pastizales

Los matorrales son extensiones de vegetación predominantemente arbustiva. Desde el punto de vista botánico, un matorral o arbusto es una planta de menos de 8 m de altura, que contiene muchos tallos y ramificaciones. Un matorral es alto si mide entre 2 m y 8 m, bajo si mide entre 1 y 2 m, y si mide menos de 1 m entonces es llamado subarbusto. Los matorrales pueden ser de follaje denso y cerrado si tienen una cobertura mayor al 70 % y de tipo abierto si su cobertura es de menos del 70 %. Por otro lado, los pastizales son ecosistemas caracterizados por tener un predominio de vegetación herbácea, pueden ser de origen natural o ser creados por el hombre con fines comerciales (agricultura o ganadería).

La característica principal de todos los ecosistemas de pastizal es su vegetación, la cual está formada por arbustos y gramíneas.

Desiertos

Son ecosistemas ubicados en torno a los trópicos. Sus temperaturas son elevadas pero con gran amplitud térmica (diaria y anual), las lluvias son escasas e irregulares, no hay ríos, la fauna y la vegetación son muy escasas, la actividad humana que se desarrolla es la ganadería nómada, agricultura en oasis y la minería. Los desiertos se pueden formar por causa natural y artificial, esto último recibe el nombre de desertificación, proceso mediante el cual se elimina la capa vegetal que protege al suelo del efecto erosivo del viento y de la lluvia. América Latina tiene el desierto más árido del planeta: el desierto de Atacama.

El proceso de desertificación afecta gravemente la salud de los suelos.

Biomas de altas latitudes

La tundra es uno de los biomas más fríos del planeta y es considerado un desierto helado. Se ubica en las latitudes circumpolares del planeta Tierra, sobre todo en el hemisferio norte. Otro bioma de altura es la taiga, del hemisferio norte de la Tierra, también conocida como bosque de coníferas. Finalmente, las regiones polares son zonas que se encuentran en los polos Norte y Sur de nuestro planeta. En el norte se llama Ártico y en el sur se llama Antártida, ambas se caracterizan por sus bajas temperaturas y el dominio de capas de hielo.

La taiga también es conocida como bosque boreal o de coníferas.

Ambientes de altura

Las sierras son un subconjunto de montañas de pequeño tamaño que pertenecen a un grupo de montañas mayores, las cordilleras. Por otro lado, las colinas son elevaciones de terreno que no suelen superar los 100 metros de altura, también son llamadas lomas, motas o montículos. Las montañas son otro ambiente de altura, se definen como un conjunto de tierra, rocas, piedras o lava que forman una elevación natural de terreno, usualmente mayores a los 700 m. En estas elevaciones de terreno se pueden encontrar ecosistemas como los páramos, ambientes de altura que por lo general son poco fértiles y tienen poca disponibilidad de agua.

CAPÍTULO 6 / TEMA 4

NUTRICIÓN Y RESPIRACIÓN CELULAR

Las células necesitan energía para poder realizar todas sus funciones vitales. La mejor manera de obtenerla es mediante la respiración celular llevada a cabo en las mitocondrias, que tiene como resultado la producción de adenosín trifosfato o ATP. Se conoce como respiración al conjunto de reacciones bioquímicas mediante las cuales la energía es liberada a partir de sustancias alimenticias, como por ejemplo la glucosa obtenida principalmente de los nutrientes.

¿CÓMO OBTIENE ENERGÍA LA CÉLULA?

Se necesita energía para realizar trabajos pesados y ejercicios, pero los humanos también utilizamos energía mientras pensamos e incluso mientras dormimos. De hecho, las células vivas de cada organismo utilizan constantemente energía. Los nutrientes y otras moléculas se importan a la célula, se metabolizan (se descomponen) y, posiblemente, se sintetizan en nuevas moléculas, se modifican si es necesario, se transportan alrededor de la célula y posiblemente se distribuyen a todo el organismo.

La mayor parte de las estructuras que componen a los seres vivos pertenecen a tres tipos de moléculas básicas: aminoácidos, azúcares y grasas. Estas moléculas son vitales y el metabolismo se centra en sintetizarlas para la construcción o reparación de células y tejidos, o en degradarlas y utilizarlas como recurso energético.

De los carbohidratos se obtiene la mayor cantidad de energía a través del metabolismo de la glucosa o glucólisis y la respiración celular.

¿Qué es el metabolismo?

Es la circulación continua de materia y energía a través del cuerpo. El metabolismo es una red de procesos que generan energía y le permiten a los seres vivos perpetuarse y autorrepararse.

¿QUÉ ES LA RESPIRACIÓN CELULAR?

Es el el proceso mediante el cual los organismos combinan el oxígeno con las moléculas de los productos alimenticios y desvían la energía química de estas sustancias a actividades que sustentan la vida y los descartan, como productos de desecho, dióxido de carbono y agua.

¿Sabías qué?

Los organismos que no dependen del oxígeno degradan los alimentos en un proceso llamado fermentación.

Glucólisis

Es el conjunto de reacciones químicas en las que la energía es extraída de la glucosa mediante su ruptura en dos moléculas llamadas piruvato. Este mecanismo es parte de la respiración celular y es la primera etapa del metabolismo de los carbohidratos, específicamente del catabolismo, donde las moléculas grandes se transforman en otras más pequeñas. Al romperse la glucosa, se libera energía en forma de dos moléculas de ATP. Finalmente, el producto resultante del piruvato puede ser utilizado en la respiración celular para almacenar aún más energía.

Ciclo de Krebs

Es la segunda etapa del proceso de respiración celular, mecanismo mediante el cual las células vivas descomponen moléculas de combustible orgánico en presencia de oxígeno para recoger la energía que necesitan para crecer y dividirse.

El combustible orgánico, ahora piruvato, es degradado a acetil coenzima A o acetil coA para poder entrar al ciclo de Krebs, el cual consta de 8 reacciones: citrato sintasa, acontinasa, isocitrato deshidrogenasa, alfa-cetoglutarato deshidrogenasa, succinil CoA sintetasa, succinato deshidrogenasa, fumarasa y malato deshidrogenasa. De todas estas reacciones se producen 2 moléculas de ATP, 6 de NADH y 2 de FADH2, de estas dos últimas se generarán 18 ATP y 4 ATP respectivamente.

Cadena transportadora de electrones

Es la ruta final de la respiración aerobia y, además, es la única parte del metabolismo de la glucosa donde se utiliza el oxígeno atmosférico. Se lleva a cabo en la membrana interna de la mitocondria y tiene como finalidad crear un gradiente de protones (hidrogeniones H+) que luego puede ser utilizado en la fosforilación oxidativa para producir energía en forma de ATP.

El transporte de electrones es un conjunto de reacciones de óxido-reducción (reacciones de transferencia de electrones) que se asemejan a una especie de carrera de relevos. Allí los electrones son pasados rápidamente de un componente a otro hasta llegar al final de la cadena, donde los electrones reducen el oxígeno molecular y producen agua.

Los electrones transferidos en esta etapa pertenecen a las coenzimas NADH+H y FADH, provenientes de la glucólisis y el ciclo de Krebs, en total son 10 NADH+H y 2 FADH.

La cadena transportadora está formada por 4 complejos transportadores: complejo I o NADH deshidrogenasa, complejo II o succinato deshidrogenasa, complejo III o citocromo bc1 y complejo IV o citocromo oxidasa.

LA FABRICA DE ENERGÍA CELULAR: LA MITOCONDRIA

Las mitocondrias actúan como las centrales eléctricas de la célula. Contienen dos membranas principales. La membrana mitocondrial externa rodea completamente la membrana interna, con un pequeño espacio intermembrana en medio. La membrana externa tiene poros basados en proteínas y suficientemente grandes para permitir el paso de algunos iones y moléculas.

Tanto el ciclo de Krebs como la cadena transportadora de electrones se producen dentro de la mitocondria.

En contraste, la membrana interna tiene una permeabilidad mucho más restringida. Al igual que la membrana plasmática de una célula, también está cargada de proteínas involucradas en el transporte de electrones y la síntesis de ATP. Esta membrana rodea la matriz mitocondrial, donde el ciclo de Krebs produce los electrones que viajan de un complejo de proteínas a otro en la membrana interna. El aceptor final de electrones es el oxígeno, y esto en última instancia forma agua. Al mismo tiempo, la cadena de transporte de electrones produce ATP.

¿QUÉ ES EL ATP?

El adenosín trifosfato o ATP es una molécula transportadora de energía y se encuentra en las células de todos los seres vivos. El ATP captura la energía química obtenida de la descomposición de las moléculas de los alimentos y la libera para alimentar otros procesos celulares.

¿Cómo es la estructura del ATP?

El ATP es un nucleótido que consta de tres estructuras principales: la base nitrogenada, la adenina; el azúcar (ribosa) y una cadena de tres grupos fosfato unidos a la ribosa.

La cadena de fosfato del ATP es la fuente de energía real que la célula utiliza. La energía disponible está contenida en los enlaces de los fosfatos y se libera cuando se rompen, lo que ocurre mediante la adición de una molécula de agua (un proceso llamado hidrólisis). Por lo general, solo el fosfato externo se elimina del ATP para producir energía; cuando esto ocurre, el ATP se convierte en difosfato de adenosina (ADP), la forma del nucleótido que tiene solo dos fosfatos.

De ADP a ATP

La mayor parte del ATP en las células es producido por la enzima ATP sintasa, que convierte el ADP y el fosfato en ATP.

RECURSOS PARA DOCENTES

Artículo “Glucólisis: la energía del azúcar”

En este artículo encontrará información acerca de la glucólisis y sus etapas.

Artículo “Respiración: cadena transportadora de electrones”

Este artículo contiene todos los pasos de la cadena transportadora de electrones, parte de la respiración celular.

Artículo “Ciclo de Krebs: respiración celular”

Este artículo contiene toda la información necesaria acerca del ciclo de Krebs o ciclo del ácido cítrico.

CAPÍTULO 6 / TEMA 1

TEORÍA CELULAR Y CARACTERÍSTICAS DE LOS SERES VIVOS

Se consideran seres vivos a todos aquellos organismos que están hechos de células, que son las unidades funcionales de los seres vivos. Existen dos tipos de células: las procariotas y las eucariotas.

¿CUÁLES SON LAS CARACTERÍSTICAS DE LOS SERES VIVOS?

Los seres vivos presentan diferentes características que permiten distinguirlos de los sistemas abióticos. Dentro de estas características se encuentran:

Movimiento: consiste en un cambio en la posición de una parte o la totalidad de un organismo. Los organismos vivos, como los animales y algunas bacterias, pueden desplazarse de un lugar a otro para buscar comida y responder a estímulos como la luz, los ruidos, o los olores para defenderse.

Respuesta a estímulos

Se conoce como estímulo a cualquier acción que puede producir una respuesta por parte del organismo. Los receptores de los estímulos son capaces de percibirlos y convertirlos en impulsos nerviosos que producirán una respuesta.

La movilidad varía de acuerdo al tipo de organismo, por ejemplo, en los unicelulares procariotas o eucariotas, la movilidad viene dada por la presencia de cilios y flagelos, apéndices locomotores que tienen movimientos oscilatorios o contráctiles.

Movilidad en microorganismos

Euglena: utiliza un flagelo para moverse.

Paramecium: utiliza numerosos cilios para desplazarse.

En el caso de los animales de mayor complejidad, como los vertebrados o invertebrados, los tipos de locomoción pueden variar de acuerdo a las estructuras que utilicen.

Los hirudíneos, como por ejemplo las sanguijuelas, son anélidos parásitos que se mueven al sujetar su ventosa al huésped y contraer y arrastrar el resto del cuerpo.

Crecimiento: los organismos vivos crecen gracias a los alimentos que consumen mediante la nutrición. Las células aumentan en cantidad y se crean nuevas células. Por ejemplo, un niño que crece hasta convertirse en un adulto o una planta que se convierte en un árbol.

Reproducción: es la habilidad de los organismos para producir nuevos individuos de su especie. Ayuda a aumentar la población, evitar la extinción de las especies y mantener la progenie. El tipo de reproducción varía de acuerdo a la especie, existen organismos que presentan reproducción sexual, otros asexual y en otros casos pueden presentar ambas.

Reproducción alternada

Algunos tipos de cnidarios presentan reproducción alternada. Los progenitores liberan los óvulos y los espermatozoides al agua para que se forme un cigoto, que se convertirá en larva y luego en pólipo. Este pólipo generará yemas que se despegarán de su cuerpo y formarán medusas.

Sensibilidad: es la habilidad que tienen los organismos vivos para detectar cambios en su entorno (interior y exterior), por ejemplo: Mimosa pudica. Si tocas la planta, los folíolos se cierran inmediatamente, lo que demuestra su sensibilidad.

Respiración: todos los organismos vivos requieren energía para sus diferentes actividades. Esta energía es liberada mediante la oxidación de los alimentos durante el proceso de la respiración.

Las mitocondrias son los organelos en los que se da el proceso de respiración celular y la obtención de ATP.

Excreción: es la expulsión de los desechos del metabolismo que se forman mediante varias reacciones químicas dentro de las células. Los principales órganos excretores son los hígados, los pulmones y la piel.

En las células existen organelos encargados de la excreción, como por ejemplo las vacuolas pulsátiles o contráctiles que eliminan agua.

Nutrición: todos los organismos vivos necesitan alimentos a fin de usarlos como fuente de energía para sus diversas actividades. Los animales y las plantas se alimentan de forma diferente. Las plantas pueden fabricar sus propios alimentos (nutrición autótrofa) pero los animales no pueden hacerlo y dependen de otros organismos (nutrición heterótrofa).

¿CUÁLES SON LOS POSTULADOS DE LA TEORÍA CELULAR?

La teoría celular es una colección de ideas y conclusiones de muchos científicos a lo largo del tiempo. Describe las células y su funcionamiento.

La teoría celular es considerada uno de los principios básicos de la biología, el crédito de la misma se lo llevan los grandes científicos Theodor Schwann, Matthias Schleiden y Rudolph Virchow, aunque ningún avance se hubiera logrado si no fuera por los trabajos de Robert Hooke.

Los resultados de las investigaciones de estos científicos llevaron a la formulación de 4 postulados:

1. Todos los seres vivos están formados por células.

2. Todos los seres vivos se originan a partir de otros seres vivos, es decir, las células originan otras células, no surgen de manera espontánea.

3. Todas las funciones vitales de los seres vivos dependen de las células. Las células son sistemas abiertos que intercambian energía y materia con el entorno.

4. Las células son una unidad genética que contiene el material hereditario.

Con el paso del tiempo, diversos científicos han aportado nuevos conocimientos y han continuado el desarrollo de esta teoría, lo que dio como resultado la teoría celular moderna:

1. Los seres vivos pueden ser unicelulares si están compuestos por una sola célula o pluricelulares si están conformados por más de una célula.

2. Al dividirse, las células transmiten la información genética (ADN) de célula a célula.

3. La energía se produce en el interior de las células.

4. Las células tienen composición parecida o básicamente la misma.

5. Las actividades que realizan los organismos dependen de las actividades realizadas por las células.

6. La teoría celular tiene dos componentes principales: los seres vivos están conformados por células y las células provienen de otras células.

Historia del ADN

En 1953, los científicos Rosalind Franklin, James D. Watson y Francis Crick propusieron que el ADN estaba formado por una estructura de doble hélice que en la actualidad aún tiene validez.

¿LOS VIRUS SON SERES VIVOS?

Los virus son pequeñas estructuras parasitarias que no pueden reproducirse por sí mismas y que necesitan de un organismo huésped para hacerlo. Un virus, al infectar a su huésped, puede dirigir la maquinaria celular del mismo y, de este modo, puede generar más virus. La mayoría de los virus tienen ARN o ADN como material genético.

Sin una célula huésped, los virus no pueden llevar a cabo sus funciones básicas ni reproducirse. Ellos no pueden sintetizar proteínas porque carecen de ribosomas, no pueden generar energía ni almacenarla en forma de ATP, por lo que deben derivar su energía de los procesos metabólicos del huésped.

Por estas razones, los virus no pueden ser considerados seres vivos, ya que sin la ayuda de una célula huésped jamás podrían realizar sus funciones vitales.

RECURSOS PARA DOCENTES

Artículo “Características de los seres vivos”

Con este artículo podrá profundizar sobre las características de los seres vivos.

Artículo “La célula”

Este artículo contiene más información de interés acerca de la célula y sus organelos.

CAPÍTULO 5 / TEMA 2

Rapidez, velocidad y aceleración

La rapidez, la velocidad y la aceleración son magnitudes cinemáticas con propiedades diferentes. La rapidez y la aceleración varían de acuerdo al tipo de movimiento.

Diferencia entre rapidez y velocidad

Cuando decimos que un vehículo se desplaza a 80 km por hora nos referimos a su rapidez, puesto que la misma nos indica la cantidad de distancia que logra recorrer en un intervalo de tiempo. En este caso, el vehículo recorre 80 km cada vez que pasa una hora. En el trascurso de dos horas duplicará la distancia recorrida a 160 km.

La tortuga puede ganarle a la liebre ya que su movimiento es rectilíneo uniforme.

Pero la rapidez nos brinda muy poca información de la posición del móvil. Si deseamos conocer en qué posición se encontrará un móvil en el futuro, se requiere que dispongamos de una información muy importante: la dirección que lleva el cuerpo.

Si no conocemos estos datos, no se logrará saber qué trayectoria puede seguir el móvil, debido a que existen infinitas a tomar. Por lo cual, para poder determinar con mayor exactitud la posición futura de un cuerpo se desarrolló el concepto de velocidad.

¿Sabías qué?

La rapidez en el sistema internacional se expresa en m/s, aunque también es común que se exprese en km/h.

La velocidad es un concepto más amplio que la rapidez, debido a que nos entrega la información que nos proporciona la rapidez y anexa también la dirección y el sentido en el cual se desplaza el móvil. A este tipo de medida se la conoce como vectorial, puesto que dispone de un valor escalar seguido de una dirección.

Regresemos al caso del vehículo que ya sabemos que se desplaza con una rapidez de 80 km por hora, pero además ahora diremos que se desplaza en la calle principal, que será su dirección, y con sentido hacia el norte, lo que convierte a toda la información en su velocidad. Con ella, podremos determinar qué posición tendrá al cabo de un tiempo.

Análisis vectorial de la velocidad

El análisis de la velocidad se divide en dos partes importantes: velocidad media y velocidad instantánea.

Velocidad media

La velocidad media de un móvil es la razón de su vector desplazamiento al intervalo de tiempo durante el cual se produce ese desplazamiento. Siendo el cociente de un vector por un escalar, la velocidad media es un vector cuya dirección y sentido son los mismos que los del vector desplazamiento. Si en el instante t₀ el móvil está en el punto P₀ y su vector de posición es r(t₀), y en el instante t el móvil está en el punto P y su vector de posición es r(t), la velocidad media del móvil entre P₀ y P será:

Donde:

Δr = vector desplazamiento.

Δt = escalar tiempo.

Un concepto distinto es el de celeridad o rapidez media sobre la trayectoria, que es una magnitud escalar que se define como el cociente entre el espacio recorrido y el tiempo empleado en recorrerlo.

La velocidad media se puede definir como el desplazamiento dividido por el tiempo.

Velocidad instantánea

La velocidad instantánea es una magnitud vectorial que representa la velocidad que tiene el móvil en cierto instante o, lo que es lo mismo, en un punto determinado de su trayectoria. La velocidad instantánea debe representarse por un vector porque se trata de una magnitud que, además de ser cuantificable, tiene una orientación determinada. Veamos cómo se define.

Si en un instante t₀ un móvil está en el punto P₀ cuyo vector de posición es r(t₀), una fracción de segundo más tarde, es decir, en el instante t₀ + ∆t, estará en otro punto P cuyo vector de posición será r(t₀ + ∆t).

Si consideramos cada vez fracciones de segundo más pequeñas, es decir, ∆t más pequeños, el punto P se va acercando al punto P₀, y la dirección del vector desplazamiento r(t₀ + ∆t) – r(t₀) se va acercando a la recta tangente a la trayectoria en el punto P₀.

¿Sabías qué?

La velocidad tiene las dimensiones de una longitud dividida por un tiempo [L]·[T]-1. En el Sistema Internacional y en el técnico se expresa en metros por segundo (m/s), y en el Sistema Cegesimal de Unidades (CGS) en centímetros por segundo (cm/s).

Velocidad constante y velocidad variable

La velocidad constante es aquella donde el módulo y la dirección no cambian a través del tiempo. Solo aplica para Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU).

Su fórmula es la siguiente:

La velocidad variable es aquella donde la rapidez o la dirección (o ambas) cambian en el transcurso del tiempo.

Sus fórmulas son las siguientes:

a) Aceleración

b) Tiempo

c) Velocidad inicial

d) Velocidad final

Aceleración y velocidad

La aceleración es mayor si la velocidad de un cuerpo presenta variaciones bruscas y es pequeña si la velocidad presenta variaciones de a poco. En cambio, la aceleración es cero cuando la velocidad es constante y es negativa cuando disminuye.

La aceleración

Se define como la variación de velocidad durante un intervalo de tiempo. Si un cuerpo se desplaza con una velocidad que no permanece constante, se define como un movimiento variado.

Un carro acelera a medida que aumenta su velocidad.

Tomemos el ejemplo de un vehículo que arranca con una velocidad específica, la cual incrementa a una tasa de 3 kilómetros por hora cada segundo. Se puede decir que el vehículo experimenta variaciones iguales en tiempos iguales. Esto indica que su movimiento es uniformemente variado. Si la razón de cambio de velocidad siempre aumenta, el movimiento es propiamente acelerado, pero si la tasa decae, con el tiempo se considera un movimiento desacelerado.

Al igual que la velocidad, la aceleración es una magnitud vectorial. Esto nos indica que, además de poseer un valor escalar, también dispone de una dirección. Por lo tanto, un cuerpo que sube aceleradamente no es igual a otro que cae con la misma magnitud. Sus unidades son normalmente un cociente entre las unidades de longitud y las unidades del tiempo al cuadrado (m/s², km/s², km/h², etc.).

La aceleración es una magnitud vectorial con un valor escalar.

Las aceleraciones son principalmente causadas por la presencia o interacción de una fuerza interna o externa con un cuerpo, y sus expresiones matemáticas pueden ser expresadas en función del cambio de velocidad con relación al tiempo (a= V/t), o en relación entre la fuerza y la masa del cuerpo (a= F/m ). En el caso de los cuerpos que caen libremente, la fuerza que actúa sobre ellos y produce su aceleración es la gravedad. Como esta fuerza es constante sobre la superficie de la Tierra, la aceleración gravitacional siempre se mantiene uniforme, y en promedio tiene un valor de 9,8 m/s².

RECURSOS PARA DOCENTES

Artículo “Conceptos fundamentales de la cinemática: componentes de la aceleración”

Este artículo destacado presenta más información sobre la aceleración respecto al movimiento curvilíneo.

Artículo “Concepto físico del tiempo”

Este articulo destacado específica lo que es el tiempo como magnitud de carácter físico.

CAPÍTULO 6 / TEMA 3

Célula animal vs. célula vegetal

De los dos tipos de célula que existen, la más desarrollada es la eucariota. Por otra parte, este tipo de células se pueden clasificar en dos tipos según sus características propias: célula vegetal y célula animal.

¿QUÉ ORGANELOS TIENEN EN COMÚN LAS CÉLULAS ANIMALES Y VEGETALES?

Las células animales y las células vegetales comparten varias de sus características particulares. Los organelos que presentes en ambos tipos de células son:

Membrana plasmática

Núcleo

Retículo endoplasmático

Aparato de Golgi

Mitocondrias

Vacuolas

Membrana plasmática: es la capa limitante más externa de la célula. Es semipermeable y está formada por proteínas y lípidos.

Núcleo: el sello distintivo de toda célula eucariota, sin importar si es animal o vegetal, es la presencia de un núcleo definido que controla varias funciones de la célula, como la síntesis de proteínas.

¿De qué tamaño es el núcleo celular?

En las células animales el núcleo celular puede ocupar aproximadamente el 10 % del volumen total de la célula, en células vegetales puede ocupar hasta cuatro veces más.

Citoplasma: es una estructura viscosa en la que ocurren todas las reacciones químicas que permiten mantener la vida de la célula. Además, allí se encuentran todos los orgánulos, el núcleo y la membrana.

Retículo endoplasmático: es un organelo celular membranoso que consiste en canales que ocupan gran parte del citoplasma y comunican este último con el núcleo celular. Pueden ser de dos tipos: lisos o rugosos.

Aparato de Golgi: son una serie de sacos membranosos aplanados cuya función es empaquetar y ordenar las proteínas fabricadas en el retículo endoplasmático rugoso. Recibe este nombre porque fue identificado por el médico italiano Camilo Golgi.

Mitocondrias: son organelos de forma elíptica que pueden ser considerados los generadores de energía de la célula, ya que convierten el oxígeno y los nutrientes en adenosin trifosfato (ATP).

Vacuolas: se encuentran en todas las células vegetales y en la mayoría de las células animales. Las vacuolas son sacos llenos de líquido presentes en el citoplasma de las células, que no tienen forma o tamaño definido, y su función principal es el almacenamiento.

¿Sabías qué?

El término “vacuola” tiene su origen en el latín “vacuum”, que significa “vacío”.

A pesar de que se encuentran en ambos tipos de célula, las vacuolas funcionan de manera diferente. En las células vegetales, las vacuolas son grandes y completamente desarrolladas. Sin embargo, en las células animales existen varias pequeñas vacuolas.

¿Quién descubrió las vacuolas?

El término vacuola fue utilizado por primera vez por el biólogo, médico, naturalista y zoólogo francés Félix Dujardin en el siglo XVIII.

¿QUÉ ORGANELOS DIFIEREN ENTRE CÉLULAS ANIMALES Y VEGETALES?

Lisosomas: son pequeños organelos de forma esférica encargados de llevar a cabo la digestión celular. Contienen enzimas digestivas que permiten degradar organelos en exceso, partículas de alimentos, virus o bacterias.

Pared celular: es una capa externa que rodea ciertas células (como las vegetales). La pared celular proporciona resistencia y soporte estructural a la célula. Los materiales que componen la pared celular difieren según el tipo de organismo, como por ejemplo la quitina en los hongos.

Ver infografía

Cloroplastos: son organelos presentes únicamente en las células vegetales, están formados por dos membranas, una externa y una interna de mayor tamaño que las mitocondrias. Los cloroplastos en su interior poseen el pigmento fotosintético clorofila.

Centriolos: grupo de túbulos presentes en las células animales y ausentes en las vegetales. Participan directamente en los procesos de mitosis y meiosis.

Ver infografía

Lisosomas

Cloroplastos

Pared celular

Centriolos

¿CÓMO ES LA ESTRUCTURA DE LA PARED CELULAR?

Lamela media: esta capa externa de la pared celular contiene polisacáridos llamados pectinas. Las pectinas participan en la adhesión celular y ayudan a que las paredes celulares de las células adyacentes se unan entre sí.

Pared celular primaria: proporciona fuerza y estabilidad a la célula, está compuesta de microfibrillas de celulosa e interviene en el crecimiento celular.

Pared celular secundaria: una vez que la pared celular primaria ha dejado de dividirse y crecer, puede espesarse para formar una pared celular secundaria. Esta capa rígida fortalece y sostiene la célula. Además de celulosa y hemicelulosa, algunas paredes celulares secundarias contienen lignina. No todas las células vegetales poseen pared celular secundaria.

Todas las células tienen membrana plasmática, pero generalmente sólo las plantas, los hongos, las algas, la mayoría de las bacterias y las arqueas tienen células con paredes celulares.

¿Por qué las hojas de los libros se ponen amarillas?

El papel está hecho de fibras de origen vegetal que, aunque contienen principalmente celulosa blanca, también presentan cierta cantidad de lignina. La lignina, al exponerse al aire y la luz, produce un cambio en el color del papel debido a un proceso de oxidación.

SURGIMIENTO DE LOS ORGANELOS Y TEORÍA ENDOSIMBIÓTICA

El origen de los eucariotas parece haber incluido la endosimbiosis, una condición en la que diferentes organismos viven juntos, uno dentro del otro. La clave del éxito de las células eucariotas han sido dos organelos poderosos: la mitocondria y el cloroplasto.

La teoría endosimbiótica propone que estos organelos fueron una vez células procariotas que vivían dentro de células huéspedes. Es probable que estos procariotas hayan sido parásitos o comida para la célula huésped más grande.

Cualquiera fuera la causa, estos procariotas pronto pudieron haberse convertido en prisioneros voluntariosos que proporcionaron nutrientes cruciales o energía. Los procariotas, a su vez, habrían recibido protección y un ambiente estable para vivir.

Por otro lado, los demás organelos de la célula pudieron haberse originado por autogénesis, la cual postula que ciertos organelos surgieron como invaginaciones de la membrana plasmática, se desprendieron y tomaron funciones independientes dentro de la célula.

RECURSOS PARA DOCENTES

Artículo “Célula animal y vegetal”

En este artículo encontrarás las diferencias entre las células animales y vegetales.

Infografía “Célula vegetal”

Esta infografía muestra las características y organelos principales de la célula vegetal.

Infografía “La célula”

Está infografía explica los organelos que posee toda célula animal.

CAPÍTULO 10 / TEMA 2

Integración de funciones de nutrición

Los seres vivos interactúan con el medio, toman las sustancias nutritivas y la energía necesaria para vivir y arrojan las sustancias de desecho. Para que esta función de nutrición se cumpla, deben realizarse distintos procesos, que en conjunto, mantienen la salud del organismo.

FUNCIÓN DE NUTRICIÓN, ¿EN QUÉ CONSISTE?

Todos los seres vivos, a diferencia de los no vivos, realizan tres funciones esenciales: nutrición, relación y reproducción.

La nutrición consiste en la incorporación de alimentos y oxígeno al organismo para que las estructuras que lo conforman se conserven o renueven, asimismo, la obtención de energía es fundamental para que todas las funciones, como respirar, moverse, ver y pensar, se realicen.

Una vez que se produce la alimentación, el organismo es capaz de obtener de los alimentos ingeridos los nutrientes necesarios para la vida, y a su vez, eliminar aquellas sustancias tóxicas.

Alimentos y nutrientes

Los alimentos son los productos que un individuo ingiere. Pueden ser de origen animal o vegetal, sólidos o líquidos. Gracias a los mismos el organismo obtiene los nutrientes que necesita para vivir. Los nutrientes son los compuestos químicos que están contenidos en los alimentos, y que aportan lo necesario para que las células se mantengan con vida.

TIPOS DE NUTRIENTES

Orgánicos

Lípidos o grasas

Forman parte de la membrana de las células.

Proteínas

Componen los músculos.

Hidratos de carbono o azúcares

Fuente de energía principal y esencial para las células.

Vitaminas

Claves para el funcionamiento óptimo del organismo.

Nutrientes inorgánicos

Agua

Su consumo diario es esencial para una alimentación saludable.

Minerales

Regulan la acidez del medio interno y de ciertas enzimas, y el contenido de agua del interior de las células.

¿Sabías qué?

Existen distintos tipos de nutrición. Por fuente de energía se clasifica en fotótrofos y quimiótrofos; por fuente de carbono, en autótrofos y heterótrofos; y por fuente de electrones, en organótrofos y litótrofos.

¿CUÁLES SON LOS SISTEMAS INVOLUCRADOS EN LA FUNCIÓN DE NUTRICIÓN?

Sistema digestivo

El sistema digestivo es el encargado de llevar a cabo la digestión de los alimentos en nuestro cuerpo para obtener de ellos los nutrientes necesarios para vivir y de eliminar los residuos que no le son útiles mediante la defecación o egestión.

Consiste en un grupo de órganos que trabajan en conjunto con el fin de convertir los alimentos en energía y nutrientes básicos para todo el cuerpo. Está formado principalmente por un tubo largo que va desde la boca hasta el ano y contiene órganos accesorios, como el páncreas y el hígado, los cuales producen sustancias necesarias para el proceso de digestión.

¿Cómo ocurre?

La digestión se da en cuatro pasos:

Ingestión:comienza cuando se coloca el alimento dentro de la boca.
Masticación:tiene como protagonistas a los dientes, que ayudan junto con la saliva a convertir el alimento en partículas lo suficientemente pequeñas para que las enzimas digestivas comiencen su trabajo.
Absorción: en esta etapa el cuerpo toma todos los nutrientes que necesita de los alimentos; es por esto que debemos saber escoger los alimentos que vamos a consumir.
Excreción:este último paso consiste en la eliminación de todo lo que no fue absorbido ni asimilado, es decir, lo que no es necesario para nuestro organismo.

¿Sabías qué?

La gastritis, el cáncer colonrectal y los cálculos biliares son algunas de las enfermedades del sistema digestivo.

Sistema respiratorio

El sistema respiratorio nos permite tomar el oxígeno del aire, necesario para que el organismo pueda vivir, y desechar el dióxido de carbono. La respiración es una de las funciones principales de los organismos vivos, de trata de procesos mecánicos respiratorios como la inhalación y la exhalación, y el intercambio gaseoso que tiene lugar en los pulmones.

¿Cómo ocurre?

Las vías respiratorias son los tubos que transportan aire rico en oxígeno hacia los pulmones y también transportan dióxido de carbono desde los pulmones. Las vías respiratorias incluyen la nariz y las cavidades nasales, la boca, la laringe, la tráquea y los bronquios con sus ramificaciones.

El recorrido del aire es realizado de la siguiente manera:

El aire entra al cuerpo a través de la nariz, que lo humedece y calienta (el aire frío y seco puede irritar los pulmones).
El aire entonces viaja a través de la laringe y por la tráquea. Una delgada capa de tejido denominada epiglotis cubre la tráquea con el fin de impedir que los alimentos y bebidas entren en los pasajes de aire que van hacia los pulmones al tragar.
Luego llega al final de la tráquea que está dividida en dos bronquios; éstos se ramifican y terminan en los alvéolos pulmonares.
En los alvéolos se realiza el intercambio de oxígeno desde el aire a la sangre y luego el paso del dióxido de carbono desde la sangre al aire. Este proceso sucede entre cada inhalación y exhalación.

Gases

Todos los seres vivos obtienen gases de su entorno y liberan otros. De este modo se producen diversos mecanismos que les permiten realizar varias funciones, entre ellas la respiración.

¿Sabías qué?

El perezoso puede contener la respiración hasta 40 minutos debajo del agua.

Bronquitis

Una de las enfermedades más frecuentes relacionadas con la respiración es la bronquitis. Se trata de la inflamación de las principales vías aéreas hacia los pulmones. Puede aparecer de modo agudo o crónico.

Sistema circulatorio

Gracias al sistema circulatorio los nutrientes y el oxígeno necesarios llegan a nuestras células para que se mantengan vivas. La sangre viaja a través del organismo y se comunica con cada una de las partes de nuestro organismo. Este sistema también se encarga de recoger los desechos metabólicos que se han de eliminar después por los riñones, en la orina, y por el aire exhalado en los pulmones, rico en dióxido de carbono (CO₂).

¿Cómo ocurre?

Circulación mayor

Es conocida también con el nombre de circulación general y funciona de la siguiente manera: la sangre oxigenada es expulsada del cuerpo a través del ventrículo izquierdo hasta la aorta; de allí entra en las arterias y capilares donde suministra oxígeno a los tejidos y órganos del cuerpo. La sangre desoxigenada vuelve a través de las venas y vénulas, y así reingresa a la aurícula derecha del corazón.

Circulación menor

En el circuito pulmonar, la sangre desoxigenada sale del ventrículo derecho del corazón a través de la arteria pulmonar y viaja hacia los pulmones; luego de que se produce el intercambio de dióxido de carbono por oxígeno entre los alvéolos y los capilares, regresa como sangre oxigenada a la aurícula izquierda del corazón a través de la vena pulmonar.

¿Sabías qué?

El corazón tiene la capacidad de hacer llegar sangre oxigenada a todas la células del cuerpo humano en apenas un minuto.

¿Cómo llegan el alimento y el oxígeno a las células de todo el cuerpo?

La glucosa entra por primera vez en el cuerpo a través de ciertos alimentos, que a medida que descienden por el aparato digestivo se descomponen en partículas más pequeñas; seguidamente, éstas pasan por las paredes del intestino delgado para luego entrar al torrente sanguíneo. Las partículas de glucosa continúan su viaje a través del cuerpo y se absorben en células individuales dentro de los capilares.

Sistema excretor

Este sistema es el encargado de eliminar las sustancias tóxicas y los desechos de nuestro organismo y de mantener estable la cantidad de agua en el cuerpo. Los órganos y aparatos que participan en la eliminación de desechos son el aparato urinario, el sistema respiratorio, el sistema digestivo, la transpiración y el hígado.

Aparato urinario

En el aparato urinario se producen desechos nitrogenados como la urea, el amoniaco y el ácido úrico generados por medio de funciones vitales como la respiración celular. Son eliminados del organismo a través de un conjunto de órganos que se encargan de la producción de orina y de otros desechos del cuerpo.

El sistema respiratorio

En el proceso de la respiración, el oxígeno aspirado por la nariz genera como desecho metabólico el dióxido de carbono, el cual es expulsado del cuerpo por medio de las fosas nasales o de la boca.

Energía

Las células necesitan energía para poder realizar todas sus funciones vitales, la mejor manera de obtenerla es mediante la respiración celular llevada a cabo en las mitocondrias, que tiene como resultado la producción de adenosin trifosfato o ATP.

¿Sabías qué?

En casos excepcionales una persona puede estar hasta 25 días sin comer o 18 días sin comer ni beber, pero nadie puede estar más de algunos minutos sin respirar.

El sistema digestivo

En el proceso digestivo, el colon o intestino grueso almacena desechos que contienen restos inútiles de alimentos. Estos desechos son posteriormente expulsados del organismo en forma de heces a través del ano.

La transpiración

Cuando el cuerpo humano está sobrecalentado, procede a enfriarse mediante un proceso que se denomina transpiración. Los desechos metabólicos, compuestos mayormente por agua, sales y urea, son expulsados del organismo por medio de las glándulas sudoríparas.

El hígado

Este órgano cumple con una función muy importante en el cuerpo: sus células hepáticas ayudan en sistemas complejos como la síntesis de proteínas y la transformación de grasas en carbohidratos. Además, con respecto al sistema excretor, el hígado ayuda a transformar productos de desechos nitrogenados, como por ejemplo la urea, para luego poder ser expulsados por el organismo.

RECURSOS PARA DOCENTES

Video “Sistema excretor”

Este recurso audiovisual describe el funcionamiento del sistema excretor.

Video “Sistema digestivo”

Este es un video explicativo sobre la anatomía del sistema digestivo.

Video “Sistema respiratorio”

Este recurso didáctico complementa la explicación sobre el sistema respiratorio.

Video “Sistema circulatorio”

Este recurso audiovisual explica en detalle cómo funciona el sistema circulatorio.