LAS FUNCIONES DE LOS SERES VIVOS (I). LA NUTRICIÓN
Consideramos seres vivos a aquellos que: •Están constituidos químicamente por biomoléculas. •Están formados estructuralmente por una o muchas células. •Son capaces de realizar tres funciones vitales: nutrición, relación y Esther López Calderón reproducción.
1. LA CÉLULA, UNIDAD BÁSICA DE LOS SERES VIVOS TEORÍA CELULAR La célula es la unidad estructural, funcional y reproductiva de toso ser vivo. • Pero esto no se sabe desde siempre. Hasta que no se inventó el microscopio óptico ( por Leeuwenhoek) no se pudieron observar estas estructuras, debido al tamaño es las mismas. • El primero en observar estructuras celulares fue Robert Hooke, aunque él no observó células vivas, tan solo identificó las “celdillas” del corcho, y de ahí viene el nombre de célula. • A partir de Hooke, numerosos científicos aportaron sus descubrimientos hasta que la Teoría celular quedó totalmente enunciada.
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Resumiendo los descubrimientos más importantes AÑO
CIENTÍFICO
APORTACIÓN A LA TEORÍA CELULAR
1665
Robert Hooke
Identificación de las “celdilllas” del corcho.
1831
Robert Brown
Observación del núcleo celular.
1838
Matthias Schleiden
Comprobación de que todas las plantas están formadas por células.
1838
Theodor Schwann
Comprobación de que todos los animales están constituidos por células.
1855
Rudolph Virchow (y Robert Remak)
Afirmación de que “las nuevas células solo pueden originarse a partir de otras células”.
1906
Santiago Ramón y Cajal
Demostración de que el tejido nervioso no es una excepción a la teoría celular: también tiene como unidades básicas Esther López Calderón células (las neuronas), y no fibras.
1.1 La célula: unidad de organización • Todos los organismos están formados por, al menos una célula. • Los organismos que están formados por una sola célula son unicelulares. • Los que están formados por muchas células son pluricelulares. • En los organismos unicelulares, la única célula que los compone realiza todas las funciones vitales. • En los organismos pluricelulares, las células se diferencian según el tejido al que pertenecen y la función que desempeñan. • Debido al pequeño tamaño de las células se hace necesario el uso de un microscopio para su visualización. • Gracias a la invención del microscopio electrónico en 1930, se pueden observar los diferentes tipos de células, su núcleo y sus pequeñas estructuras internas: los orgánulos (compartimentos celulares). Esther López Calderón
Historia del microscopio
1.2 Tipos de células • Existen dos modelos celulares dentro de los seres vivos: – Con células procariotas: Bacterias y Ciano bacterias. • Son las células más primitivas. • El material genético se encuentra disperso en el citoplasma y no encerrado en un núcleo. • Sin apenas orgánulos celulares.
– Con células eucariotas: El resto de los seres vivos. • Más complejas y evolucionadas. • Material genético encerrado en un núcleo. • Con numerosos compartimentos celulares que realizan diversas funciones. • Los organismos eucariotas pueden ser: – Unicelulares: Algunos hongos (como las levaduras), algunas algas y los protozoos. – Pluricelulares: Algunos hongos, algunas algas, animales y plantas. Esther López Calderón
1.3 Tipos de células eucariotas • Dentro de las células eucariotas se puede distinguir entre las células eucariotas animales y las células eucariotas vegetales. • Las diferencias más importantes entre unas y otras son que la célula vegetal posee pared celular rígida de celulosa, que rodea a la membrana y le confiere gran resistencia y que posee cloroplastos, donde se realiza la fotosíntesis. • Las células de un organismo presentan diferencias según el tejido del que forman parte y la función que realizan. Ir al cuadro de tipos de células eucariotas.
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Célula eucariota
función
Tejido al que pertenece
Glóbulo rojo
Transporta oxígeno
Sangre
Adipocito
Almacena grasa
Tejido adiposo
Neurona
Transmite información
Tejido nervioso
Fibra muscular
Interviene en la contracción de los m´suculos
Tejido muscular
Célula fotosintética
Realiza la fotosíntesis
Parénquima clorofílico
Célula de un pelo absorbente
Absorbe agua y sales minerales del suelo
Epidermis de la raiz
Célula de corcho
Proporciona protección
Súber (corteza)
Célula estomática
López Calderón Permite Esther el intercambio de
Epidermis de la hoja
Animal
Vegetal
2.LAS FUNCIONES VITALES: LA NUTRICIÓN • Todos los seres vivos (unicelulares y pluricelulares, procariotas y eucariotas) llevan a cabo la función de nutrición. • Objetivos de la nutrición:
– Renovar y conservar las estructuras del organismo. – Obtener energía requerida para que las células fabriquen las biomoléculas que necesitan para llevar a cabo todas las funciones necesarias para que el organismo subsista, es decir, realizar el metabolismo.
• Tipos de nutrición según los materiales que se asimilan y del procedimiento empleado para obtener energía : – Autótrofa. (Del griego autós, “por uno mismo”, y trophos, “alimento”). – Heterótrofa. (Del griego hetero, “otro”, y trophos, “alimento”). EL METABOLISMO ES EL CONJUNTO DE REACIONES QUÍMICAS PRODUCIDAS EN EL INTERIOR DE LAS CÉLULAS DE LOS SERES VIVOS, MEDIANTE LAS CUALES, APARTIR DE LA MATERIA CONSEGUIDA CON LOS ALIMENTOS, SE OBTIENE ENERGÍA Y SE FABRICA MATERIA CELULAR PROPIA.
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2.1. La nutrición autótrofa • Este tipo de nutrición la presentan las plantas, algas y algunas bacterias. Fabrican materia orgánica energética a partir de materia inorgánica que toman del medio. • Etapas: INCORPORACIÓN DE NUTRIENTES DEL MEDIO.
PRODUCCIÓN DE MATERIA ORGÁNICA
UTILIZACIÓN DE LA MATERIA ORGÁNICA
ELIMINACIÓN DE LAS SUSTANCIAS DE DESECHO
• Importancia de la fotosíntesis. Esther López Calderón
Un nutriente es aquella sustancia que el ser vivo necesita tomar del medio Una molécula es la unidad de composición mínima de una sustancia que conserva sus propiedades químicas.
INCORPORACIÓN DE NUTRIENTES DEL MEDIO.
• Los nutrientes de las plantas son moléculas inorgánicas: agua y sales minerales (que absorben por las raíces) y dióxido de carbono (que incorporan a través de los estomas de las hojas). • En el caso de las algas y de las bacterias autótrofas, estos nutrientes son asimilados directamente del medio.
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PRODUCCIÓN DE MATERIA ORGÁNICA
• Este proceso se denomina fotosíntesis. • Se realiza en los cloroplastos de la célula vegetal. • Los cloroplastos poseen una sustancia, la clorofila, que es un pigmento capaz de captar la energía de la luz solar. • Los nutrientes asimilados y esta energía se emplean para producir materia orgánica sencilla como la glucosa, aminoácidos y ácidos grasos. • Durante la fotosíntesis, se desprende oxígeno (O2). CO2
H2O
Energía lumínica Esther López Calderón
Glucosa
O2
ATENCIÓN: Existen bacterias que no pueden realizar respiración celular, así que obtienen la energía química (ATP) a través de otras reacciones que se denominan fermentaciones, que tienen lugar sin oxígeno. La cantidad de energía que se obtiene por fermentación es mucho menos que la que se obtiene por respiración celular. Ejemplos: fermentación láctica y alcohólica.
UTILIZACIÓN DE LA MATERIA ORGÁNICA
• La glucosa (y demás moléculas orgánicas sencillas)obtenida en la fotosíntesis se queda en la misma célula o se transporta a otras células que no hacen fotosíntesis. Se usa para la respiración celular: Reacción química que se produce en las mitocondrias y que consiste en degradar la glucosa con el oxígeno para obtener energía química (ATP),agua, y dióxido de carbono. Glucosa
O2
H2O
CO2
Energía química (ATP)
• El ATP se usa para realizar todas las funciones celulares y también para transformar otras moléculas de glucosa, etc, en materia orgánica más compleja que servirán a la planta para crecer, almacenar reservas, etc. Esta materia orgánica compleja son glúcidos, lípidos y proteínas que otros seres vivos utilizarán como alimento. Glucosa
Energía química (ATP)
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Materia orgánica compleja), por ejemplo, glúcidos.
ELIMINACIÓN DE LAS SUSTANCIAS DE DESECHO
• Tras la utilización de los nutrientes, además de energía, en la respiración celular y en las fermentaciones se producen algunas sustancias que los organismos deben eliminar, ya que pueden resultar perjudiciales. • Este proceso de eliminación de residuos se denomina excreción. • En muchas ocasiones la sustancia eliminada es beneficiosa para otros seres vivos. Por ejemplo, la bacteria Lactobacilus, elimina el ácido láctico de su proceso de fermentación de la glucosa, pero este ácido láctico resulta útil como alimento al ser humano: ¡¡Es el yogur!! Esther López Calderón
IMPORTANCIA DE LA FOTOSÍNTESIS PRODUCEN OXÍGENO
• En la fotosíntesis las plantas producen oxígeno durante el día. • Parte de este oxígeno es consumido tanto de día, como de noche, en la respiración celular para obtener ATP, pero aún queda oxígeno que les sobra y que es expulsado, así que otros seres vivos lo usarán para su propia respiración. Esther López Calderón
PURIFICAN EL AIRE
• Mediante la fotosíntesis convierten grandes cantidades de CO2 en materia orgánica. • Durante la respiración liberan CO2, pero en mucha menor cantidad que la que absorben, por lo tanto el balance es que retiran CO2 de la atmósfera, contribuyendo a la disminución del efecto invernadero.
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PRODUCEN MATERIA ORGÁNICA
• Los organismos fotosintéticos son los productores de materia orgánica de los ecosistemas. – En los ecosistemas terrestres los productores primarios son las plantas. – En los ecosistemas acuáticos, lo son las algas.
• Los demás seres vivos dependen directa o indirectamente de ellos: La materia orgánica pasa de unos seres vivos a otros a partir de los productores. Es lo que se llama Cadena Trófica. – Los consumidores primarios (herbívoros)se alimentan directamente de la M.O. producida por los productores y mediante la nutrición heterótrofa será transformada en sus propias grasas, azúcares y proteínas. – Los consumidores secundarios (carnívoros) se alimentan de la carne de estos animales, por lo tanto, indirectamente también dependen de los productores. Esther López Calderón
2.2. La nutrición heterótrofa • Los seres vivos heterótrofos (unicelulares o pluricelulares)son aquellos que necesitan alimentarse de materia orgánica de otros seres vivos porque no tienen capacidad para realizar la fotosíntesis. • Incorporan como nutrientes materia orgánica (azúcares, grasas, proteínas) que extraen de los alimentos y que sus células metabolizan para regenerar estructuras, crecer o reproducirse, y para obtener energía mediante la respiración celular
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• Etapas de la nutrición heterótrofa INCORPORACIÓN DE LA MO DEL MEDIO
INTERCAMBIO DE GASES
UTILIZACIÓN DE LA MO (METABOLISMO)
TRANSPORTE
EXCRECIÓN DE LAS SUSTANCIAS DE DESECHO
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INCORPORACIÓN DE LA M.O. DEL MEDIO
• En organismos unicelulares: – Capturan los alimentos del medio y los engloban (endocitosis) en una vacuola digestiva, donde se digieren, transformándose en moléculas sencillas que pasan al citoplasma. – Los restos que no se usan quedan en la vacuola y luego se expulsan al exterior (exocitosis)
• En organismos pluricelulares: – Necesitan disponer de un aparato digestivo que transforme los alimentos ingeridos en moléculas sencillas que puedan utilizar las células de su organismo. Esta digestión se lleva a cabo en la cavidad gástrica o en el tubo digestivo, dependiendo del tipo de animal. • Cavidad gástrica. En animales poco evolucionados, como anémonas marinas, corales, hidras y medusas. Se trata de una cavidad interna que comunica con el exterior por un solo orificio. Actúa como un órgano circulatorio, donde el agua hace las veces de la sangre. Cada célula del animal toma directamente del agua el O2 y los nutrientes y desprende el CO2 y desechos de la digestión por el orificio de la cavidad. • Tubo digestivo. En animales más evolucionados. Formado por: – Boca. Con estructuras especializadas para desgarrar, triturar o chupar el alimento para facilitar su ingestión. – Estómago e intestinos. Digieren los alimentos y absorben los nutrientes. – Ano. Permite la expulsión al medio de los restos de los alimentos no absorbidos: Defecación.
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INTERCAMBIO DE GASES
• En la mayoría de los animales, el aparato respiratorio se encarga de captar el oxígeno para cederlo al aparato circulatorio, que lo distribuirá a todas las células del organismo, y recoge el dióxido de carbono transportado por el aparato circulatorio desde todas las células del organismo, para expulsarlo al exterior. • Todo este proceso se denomina respiración externa. ATENCIÓN: LA RESPIRACIÓN EXTERNA PERMITE EL INTERCAMBIO DE GASES. LA RESPIRACIÓN CELULAR PERMITE LA OBTENCIÓN DE ENERGÍA. Esther López Calderón
TRANSPORTE
• Tanto los nutrientes absorbidos en el tubo digestivo, como el oxígeno captado por el aparato respiratorio pasan al aparato circulatorio, que se encarga de llevarlos hasta las diferentes células del organismo. • En vertebrados: el aparato circulatorio contiene sangre como fluido transportador. • En la mayoría de los invertebrados: el aparato circulatorio contiene hemolinfa como fluido transportador. Esther López Calderón
UTILIZACIÓN DE LA MO (METABOLISMO)
• El oxígeno y los nutrientes que llegan a todas las células gracias al fluido transportador del aparato circulatorio (sangre o hemolinfa) pasan al interior celular. • Los nutrientes (glucosa, etc) son “quemados” con el oxígeno en las mitocondrias de las células: respiración celular, obteniéndose energía química (ATP) y productos de desecho: CO2 y NH3 o derivados de éste (urea, ácido úrico). • Con el ATP y más moléculas sencillas de nutrientes, la célula fabrica moléculas orgánicas más complejas, como proteínas, grasas y ácidos nucleicos, que se utilizan para la construcción de nuevas estructuras celulares, necesarias para su crecimiento y reproducción.
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EXCRECIÓN DE LAS SUSTANCIAS DE DESECHO
• Los desechos producidos en la respiración celular se expulsan por el orificio de la cavidad vascular o pasan a los líquidos circulantes que los llevan hasta el aparato excretor. Éste se encarga de expulsarlos al medio, evitando que se acumulen en el organismo y resulten perjudiciales. • En la excreción intervienen varios aparatos: – El digestivo: expulsión de los restos de los alimentos que no se absorbieron en los intestinos. – El respiratorio: expulsión del CO2 desecho de la respiración celular. – El urinario: filtra la sangre para formar la orina que contendrá las demás sustancias de desecho de la respiración celular. Esther López Calderón