Trabajo del Área de Ciencias Naturales.

Realizado por Juan Ildefonso Muñoz Becerril. Nivel: 2º ESO Grupo B

Curso 2004 / 05

Recursos: Enciclopedia Encarta 2005; Libro de Texto y Diccionario Enciclopédico

LA NUTRICIÓN:

Introducción

La nutrición es una de las funciones vitales, que realizan los seres vivos y que consiste en reparar sus pérdidas materiales y energéticas por medio de las sustancias alimenticias que toman del medio exterior.

1. La función de nutrición

La nutrición es una función que realizan todos los seres vivos. Trata de intercambiar materia y energía con el medio ambiente. Los seres vivos han de nutrirse porque necesitan materia inorgánica, materia orgánica y energía.

Materia inorgánica	Son sustancias sencillas que pueden encontrarse tanto en los seres vivos como en el ambiente. Constituye un componente importante de los fluidos vitales y los esqueletos de los seres vivos. Se utiliza en la respiración y en la fotosíntesis. Son el agua, los gases y las sales minerales.
Materia orgánica	Son sustancias complejas que solo pueden ser fabricadas por los seres vivos. Se encuentran únicamente en ellos o en sus restos. Se utilizan para construir estructuras, almacenar energía...Son moléculas complejas que se clasifican en glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.
Energía	Es la capacidad de producir cambios en la naturaleza. Se precisa para el desarrollo, el mantenimiento de las condiciones vitales y el movimiento.

Procesos de la nutrición

La nutrición de un organismo comprende, en general, los siguientes procesos:

-Obtención de la materia. La materia inorgánica se obtiene directamente del medio. La materia orgánica, se forma mediante la fotosíntesis, en el caso de las plantas o por a través de los alimentos, en el caso de los animales.

-Transporte de los nutrientes. Los nutrientes son moléculas orgánicas, que precisan un sistema, especializado, que transporte a todas las células.

-Obtención de la energía. Los seres vivos pueden utilizar dos formas de energía: la energía de la luz, que la aprovechan las plantas en la fotosíntesis y la energía contenida en los alimentos, que aprovechan los animales.

-Uso de la materia y la energía. Se emplea para la realización de las diferentes funciones de la célula.

Tipos de nutrición

Según el modo de obtener la materia, se distinguen la nutrición autótrofa y la heterótrofa.

-Autótrofa: La realizan los organismos que fabrican sus propias moléculas orgánicas a partir de la materia inorgánica del medio: agua, dióxido de carbono y sales minerales. Las plantas y las algas son autótrofas.

-Heterótrofa: La realizan los organismos que obtienen la materia orgánica de otros seres vivos a través del alimento. Los animales, los hongos y muchos microorganismos son seres heterótrofos.

Las células necesitan energía, pero sólo pueden utilizar la energía química. Las células obtienen esta energía química rompiendo los enlaces de algunas moléculas orgánicas, como la glucosa. Según cómo se extrae esta energía, la nutrición puede se aeróbica o anaeróbica.

Aeróbica: Todas las células, excepto algunas bacterias, pueden utilizar el oxígeno para romper la molécula de glucosa. Este proceso se llama respiración.

Anaeróbica: Algunas bacterias y hongos microscópicos pueden romper la molécula de glucosa sin el oxígeno. Este proceso es la fermentación.

La nutrición en las plantas

La nutrición de las plantas es autótrofa.

-La planta obtiene del exterior materia inorgánica: agua, dióxido de carbona y sales minerales.

-Mediante la fotosíntesis, las sustancias inorgánicas se transforman en moléculas orgánicas, como la glucosa. Éstas deben ser transportadas a todas las células de la planta.

-En la fotosíntesis, la energía de la luz queda retenida en forma de energía química en las moléculas orgánicas.

Su nutrición es aeróbica, cada célula extrae la energía química mediante la respiración.

La nutrición en los animales

En los animales, la nutrición es heterótrofa.

-El animal consigue materia orgánica al alimentarse de otros seres vivos.

-Las moléculas orgánicas presentes en el alimento son demasiados grandes para poder se transportadas y absorbidas por todas las células del organismo. Por esta razón, los animales necesitan deshacer estos alimentos mediante el proceso de digestión.

La nutrición de los animales es aeróbica, las células extraen energía química de la glucosa por el proceso de la respiración.

2. La obtención de la materia

Todas las células necesitan sustancias como agua, sales minerales, glúcidos, etc. Los organismos consiguen algunas de ellas directamente del exterior y otras las obtienen al transformar su alimento. Para ello, llevan a cabo los siguientes procesos:

-Obtención del alimento. Los organismos capturan materiales del exterior.

-Obtención de los nutrientes orgánicos. Transforma el alimento en las moléculas orgánicas que necesitan las células.

-Obtención del oxígeno. Los organismos que realizan la respiración usan el oxígeno para poder descomponer los nutrientes orgánicos y utilizar la energía que contiene.

La obtención del alimento

Los seres vivos emplean distintos sistemas para capturar materiales de su medio.

Los organismos unicelulares obtienen agua, sales minerales o gases a través de la membrana, sin que ésta se deforme, por difusión. Para capturar partículas de mayor tamaño u otra célula deben deformar la membrana formando pseudópodos, como hacen las amebas, o crear corrientes con los cilios hacia una abertura a modo de abertura de boca, como hacen los paramecios.

Las plantas obtienen del exterior agua, sales minerales y dióxido de carbono. Pueden absorber estos materiales por toda la epidermis, por estomas, y por pelos absorbentes.

EPIDERMIS	ESTOMAS	PELOS ABSORBENTES
En les algas y los muslos, los nutrientes se absorben del agua o del aire por toda la epidermis de la planta.	Los pteridófitos y los espermatófitos obtienen el CO2 a través de los estomas de las hojas, unos pequeños orificios que pueden abrir y cerrar.	Estas mismas plantas absorben el agua y las sales minerales del suelo por los pelos absorbentes de sus raíces.

En los pteridofito y los espermatofitos, el agua y las sales minerales son transportadas desde las raíces hasta las hojas, a través del xilema.

El xilema es un circulo constituido por células tubulares muertas y huecas que forman los vasos leñosos. Por su interior circula la savia bruta. El xilema recorre la planta desde las raíces hasta las hojas, la savia bruta asciende por las diferencias de presión que se dan entre los extremos del xilema.

Los animales se alimentan de otros seres vivos para incorporar la materia orgánica, el agua y las sales minerales que necesitan. Según el modo de obtener su alimento, los animales pueden ser:

Herbívoro	Se alimentan de vegetales. Ejemplo: las cebras, las ardillas y los loros.
Carnívoro	Se alimentan de otros animales. Ejemplo: los tiburones, las serpientes y los felinos.
Omnívoro	Se alimentan de vegetales y de otros animales. Ejemplos: los osos, los tejones y los chimpancés.
Suspensívoros	Se alimentan de microorganismos y materia orgánica que obtienen al filtrar el agua. Ejemplos: los corales y algunos gusanos.
Necrófago	Se alimentan de animales muertos. Ejemplos: los escarabajos enterradores y los buitres.
Parásito	Se alimentan de una planta o animal mientras aún está vivo, por lo que le causa algún daño. Ejemplos: los mosquitos, la tenia y los gorgojos.

La forma de capturar el alimento es también muy variada. Muchos animales capturan su alimento con la boca, donde tienen dientes o una lengua extensible y pegajosa. Algunos usan las patas, los tentáculos o determinados apéndices, como pinzas y mandíbulas. Otros desarrollan métodos muy especializados.

La obtención de los nutrientes orgánicos

Las células necesitan moléculas o nutrientes orgánicos para llevar a cabo sus funciones vitales. Para obtenerlas, los organismos deben transformar su alimento. Existen, principalmente, dos mecanismos: la digestión del alimento, en el caso de los organismos heterótrofos, y la fotosíntesis, en el caso de los autótrofos.

DIGESTIÓN

Los organismos heterótrofos realizan la digestión. Ésta consiste en descomponer las moléculas orgánicas del alimento hasta obtener otras más pequeñas, los nutrientes, que pueden ser utilizados por las células.

Los organismos unicelulares digieren su alimento en unos orgánulos especializados llamados lisosoma.

Los hongos realizan un proceso de digestión externa. Expulsan jugos digestivos que digieren la materia orgánica, transformando sus moléculas en otras más pequeñas. A continuación absorben estas moléculas orgánicas sencillas.

En los animales, la digestión es llevada a cabo por un conjunto de órganos especializados, el sistema digestivo. En él se absorben los nutrientes, que pasan al sistema circulatorio para que la sangre los transporte hasta cada célula del cuerpo.

La mayoría de los animales tienen un sistema digestivo en forma de tubo, el tubo digestivo, que va de un extremo a otro del cuerpo.

En los animales más evolucionados, como los vertebrados, cada tramo del tubo digestivo se ha especializado en una función concreta y se diferencia de los otros. Así, el estómago suele constituir una cavidad más amplia que el resto del tubo porque en él se descompone el alimento en sus nutrientes; el intestino, en cambio, se encarga de absorberlos, de modo que suele ser muy largo y sus paredes internas presentan pliegues que aumenta la superficie de absorción.

Las paredes del estómago segrega el jugo gástrico, el cual contiene sustancias que descomponen las moléculas grandes en otras menores. Estas moléculas más pequeñas, los nutrientes, son absorbidas por las paredes del intestino delgado y pasa a la sangre. El agua es absorbida en el intestino grueso y las moléculas que no se han podido digerir son expulsadas en las heces.

FOTOSÍNTESIS

Es un proceso que lleva a cabo los organismos autótrofos para obtener los nutrientes necesarios. En la fotosíntesis se crean moléculas orgánicas gracias a la energía del sol.

La fabricación de moléculas orgánicas sencillas, como la glucosa, tiene lugar a partir de las moléculas inorgánicas absorbidas del medio, como el dióxido de carbono.

En este proceso se consume mucha energía, que se obtiene de la luz gracias a la clorofila, el pigmento que da color verde a las plantas. De esta manera, en la fotosíntesis se transforma la energía de la luz en energía química. En este proceso se produce oxígeno, que en su mayor parte se expulsa al exterior.

La fotosíntesis tiene lugar dentro de las células, en orgánulos llamados cloroplastos que contienen las clorofilas.

La obtención del oxígeno

Los organismos que realizan la respiración necesitan oxígeno para la obtención de energía a partir de los nutrientes. La respiración consta de dos fases:

-Obtención del oxígeno. Éste debe absorber del medio y ha de llevarse a todas las células.

-Respiración celular. Es el proceso químico que permite a la célula obtener energía.

Las plantas obtienen el oxígeno a través de la epidermis. Las plantas más evolucionadas lo absorben por los estomas de las hojas y por unos orificios del tallo y la raíz llamados lenticelas.

Los animales obtienen el oxígeno a través del sistema respiratorio. En la mayoría de los órganos respiratorios se encuentra una capa de célula muy fina y húmeda, irrigada por numerosos capilares sanguíneos. El oxígeno puede atravesar fácilmente ese finísimo tejido y pasa a la sangre, que lo llevará a todas las células. La piel, las branquias, los pulmones y las tráqueas son órganos respiratorios.

-Piel: muchos invertebrados, y anfibios, obtienen oxígeno a través de su piel, que es muy fina y ha de mantenerse húmeda. Es la llamada respiración cutánea.

-Branquias: algunos invertebrados acuáticos, como los poliquetos o los cangrejos, y los peces, absorben el oxígeno disuelto en el agua por órganos plumosos o laminares llamados branquias.

-Pulmones: los vertebrados terrestres, y algunos invertebrados como los caracoles, disponen de unas cavidades internas, los pulmones, que llenan de aire. Los pulmones suelen estar divididos en alveolos, para aumentar la superficie respiratoria.

-Tráqueas: Los artrópodos terrestres, como insectos y arácnido, obtienen el oxígeno a través de un sistema de tubos ramificados, llamados tráqueas, que recorren todo su cuerpo y puede ocupar hasta la mitad de su volumen.

En los órganos respiratorios se obtienen el oxígeno y se expulsa el dióxido de carbono. La sangre es la responsable de este intercambio. En los vertebrados la sangre es roja debido a la hemoglobina, una proteína de color rojo que se une al oxígeno y lo transporta. Otros animales, como algunos moluscos y crustáceos, tienen la sangre incolora o azul, pues poseen otro tipo de proteínas para transportar el oxígeno.

3. El transporte de los nutrientes

En los seres pluricelulares, los nutrientes deben ser transportados desde los órganos en los que se obtienen hacia el resto del organismo.

En las plantas, es necesario que las moléculas orgánicas que se han fabricado en las células de las hojas se distribuyan a todas las demás células. Por ello, ha de haber un sistema de transporte que lleve los productos fotosintéticos por toda la planta. Este sistema de transporte es el floema.

En floema es un circuito constituido por células vivas, de forma cilíndrica que forman los tubos cribosos. Estos conductores transportan la sabia elaborada, es decir, agua con la glucosa producida por la fotosíntesis. La sabia elaborada circula desde la hoja hasta el resto de la planta. Las plantas no poseen ningún organismo para bombear la sabia.

En los animales, la sangre, al circular, transporta todos los nutrientes hasta todas las células del organismo. La sangre fluye por el sistema circulatorio, que está constituido por unos conductos llamados vasos sanguíneos. Los mayores, las arterias, se ramifican por todo el cuerpo hasta formar capilares. Estos conductos finísimos permiten que la sangre fluya por los espacios que hay entre las células. De este modo, cada célula puede obtener las moléculas que necesita: agua, sales minerales, nutrientes orgánicos y oxígeno.

La estructura del sistema circulatorio varia en los diferentes grupos de animales. Los invertebrados poseen un circuito único que lleva la sangre a todos los órganos del cuerpo. En los vertebrados terrestres hay dos circuitos principales. La circulación mayor lleva por todo el cuerpo la sangre cargada de oxígeno para que las células puedan disponer de él. La sangre, ya sin oxígeno, pasa luego por la circulación menor para oxigenarse de nuevo en el

sistema respiratorio. El corazón es el organismo que impulsa a la sangre por los vasos sanguíneos. En los invertebrados más primitivos consiste en uno o varios vasos con las paredes algo más gruesas, pero en los vertebrados es un órgano bien diferenciado, con paredes musculosas y varias cavidades en su interior.

4. La obtención de la energía

Todas las células necesitan energía para poder llevar a cabo sus funciones vitales. Esa energía la obtienen descomponiendo moléculas orgánicas ricas en energía, como la glucosa, y liberando la energía química que obtiene sus enlaces. Si para realizar esta composición se usa oxígeno, este proceso se llama respiración celular. Si no se utiliza oxígeno, el proceso es más simple, y es conocido como fermentación.

LA RESPIRACIÓN CÉLULAR

La mayoría de las células obtienen la energía que necesitan mediante la respiración. Las células solo pueden aprovechar la energía química que se encuentra en las moléculas orgánicas como glucosas.

Las células, para poder llevar a cabo sus funciones, necesitan disponer de pequeñas cantidades de energía en múltiples lugares. Las células descomponen las moléculas de glucosa y reparten su energía en unas moléculas de reserva energética llamada ATP. Todo este proceso se produce, con la intervención de oxígeno, en las mitocondrias, unos orgánulos de las células eucariotas.

LA FERMENTACIÓN

Algunas bacterias y algunos hongos, como las levaduras, descomponen la glucosa para repartir su energía en moléculas ATP sin necesidad de oxígeno. Este proceso, llamado, fermentación, produce una serie de residuos orgánicos muy variados que las células expulsan al medio. Algunos de esos residuos pueden ser aprovechados por el ser humano. Veamos dos ejemplos:

Algunas levaduras, al fermentar la uva, pueden producir alcohol como residuo. Así se obtiene el vino. Es la fermentación alcohólica.

Algunas bacterias pueden fermentar los glúcidos de la leche, produciendo ácido láctico. Así se obtiene el yogur. Ésta es la fermentación láctica.

Distribución y almacenamiento de la energía

Las moléculas de ATP se encargan de distribuir la energía por el interior de la célula en pequeñas dosis. Sin embargo, los seres vivos no siempre guardan en forma de ATP toda la energía que obtienen. Cuando consigue más energía de la que necesita, acumulan reservas energéticas en forma de moléculas orgánicas muy ricas en energía química. Cuando el organismo vuelve a necesitar energía, descompone esas moléculas de reservas por respiración o fermentación.

Las plantas acumulan almidón como reserva de energía. Éste se encuentra en las hojas, pero sobre todo en órganos subterráneos dedicados especialmente a la reserva, y también en las semillas. Estas reservas de almidón se utilizan para permitir un rápido crecimiento de las plantas a partir de esos órganos subterráneos, o a partir de las semillas en el momento de la germinación.

Los animales emplean el glucógeno, pero sobre todo, las grasas, como reserva de energía. Las reservas de grasa se guardan en unas células especializadas que constituye el denominado tejido adiposo, que suele acumularse bajo la piel.

5. El uso de la materia y la energía

Una vez las células han conseguido la materia y la energía que necesitan, las utiliza para realizar sus funciones vitales. Sin embargo, estas funciones generan residuos que deben ser expulsados, ya que resulta tóxico para las células.

Utilidades de la materia y la energía

Las células necesitan moléculas orgánicas para vivir. Veamos cuáles son y sus utilidades:

Glúcidos	Se usan para la obtención inmediata de energía y como reserva energética. También constituye estructuras, como la pared celular de las plantas o el esqueleto externo de muchos invertebrados.
Lípidos	Los lípidos sirven para obtener y almacenar energía. Algunos lípidos también forman estructuras, como las membranas celulares.
Proteínas	Tienen múltiples funciones, aunque las principales son la formación de estructuras y el control de las reacciones químicas de célula.
Ácidos nucleicos	Contienen la información genética y dirigen la actividad celular, es decir, qué funciones realizará la célula y en qué momento.

En general, las células destinan su energía a tres procesos fundamentales: el desarrollo, el movimiento y el mantenimiento de las condiciones internas.

-Desarrollo: los organismos unicelulares aumentan su tamaño y reparan sus estructuras dañadas. Los organismos pluricelulares crecen aumentando su número de células y sustituyen las células que van muriendo por otras nuevas.

-Movimiento: los animales y numerosos microorganismos realizan desplazamientos. Sin embargo, en éstos y en otros muchos organismos también se da otro tipo de movimiento, como la circulación de sus fluidos. La mayoría de estos procesos necesitan energía.

-Mantenimiento de las condiciones internas: En el interior de un organismo deben darse unas series de condiciones estables para que éste pueda mantenerse con vida. Por ejemplo, la temperatura debe se constante para que las moléculas orgánicas no se desestabilicen y para que se pueda llevar a cabo las reacciones químicas de los seres vivos. Existen dos mecanismos para conseguir el mantenimiento de las condiciones internas:

Los animales homeotermos pueden mantener constante su temperatura, gracias a que obtienen calor mediante la combustión de grasa. Son los mamíferos y las aves.

Los animales poiquilotermos no pueden mantener constante su temperatura, que depende de la del entono. Por ello, se exponen al sol y permanecen inactivos durante periodos fríos. Son los reptiles, los peces y los invertebrados.

Expulsión de los residuos

La obtención y el aprovechamiento de los nutrientes, genera residuos que los organismos deben expulsar, ya que podían resultar tóxico.

En las plantas, el dióxido de carbono producido por la respiración y el oxígeno de la fotosíntesis se expulsan por la epidermis, los estomas o las lenticelas. Otros residuos de las células se acumulan en las vacuolas y no se llegan a expulsar nunca.

En los animales se generan unos productos orgánicos tóxicos que se expulsan por procesos llamados de excreción. La sangre recoge los residuos que expulsan las células, como el dióxido de carbono y la urea, una sustancia orgánica toxica. El dióxido de carbono se expulsa por el sistema respiratorio. La urea se expulsa por el sistema excretor. Éste está constituido por los riñones, que filtra la sangre para formar la orina, la cual está compuesta principalmente por urea, agua y algunas sales minerales.