TEMA 5 LA NUTRICIÓN 1.NUTRICIÓN EN PLANTAS

TEMA 5 LA NUTRICIÓN

Nutrición: conjunto de procesos mediante los cuales se realiza un intercambio de materia y energía con el entorno que se utiliza para construir las propias estructuras y mantener la actividad vital.

La nutrición incluye las siguientes funciones:

 Captura y selección del alimento (solo en animales)

 Proceso digestivo

 Absorción e intercambio de gases: entrada de sustancias al medio interno.

 Distribución: transporte de sustancias a las células bien por tejidos conductores o por sistemas circulatorios.

 Utilización

 Excreción: eliminación de productos de desecho del metabolismo.

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NUTRICIÓN EN PLANTAS

1.1 Absorción de nutrientes: las plantas son organismos autótrofos fotosintéticos que toman del medio H2O, sales minerales y CO2.

Los musgos, hepáticas y algas al vivir en medios acuáticos o muy húmedos, toman los nutrientes directamente del agua por difusión.

Las cormofitas desarrollan órganos (hojas, tallos y raíces) para realizar la función de nutrición. Las raíces presentan pelos absorbentes gracias a los que absorben agua y sales minerales.

 Absorción del agua: por ósmosis. Factores influyentes: concentración de soluto del suelo, el contenido de agua, la temperatura, aireación del suelo, etc.

 Absorción de sales minerales. La concentración de sales en el medio de la célula es mayor que en el suelo. Por esto se realiza mediante transporte activo.

1.2 Intercambio de gases: las plantas realizan dos procesos:

 Respiración: se incorpora O2 y se desprende CO2.

 Fotosíntesis: se incorpora CO2 y se desprende O2.

Durante el día predomina la fotosíntesis, por la noche respiración. Pero el balancees favorable a la fotosíntesis, es decir produce más O2 del que consumen.

El intercambio de gases se hace en los estomas y también la transpiración. En la apertura de los estomas influyen:

 Humedad: aumento de humedad = apertura

 Temperatura: aumento de temperatura = cierre

 Luz: a más luz = apertura)

 Concentración de CO2: aumento de CO2 = cierre

1.3 Transporte en vegetales.

En musgos y hepáticas las sustancias pasan de célula a célula por difusión.

En cormofitas hay tejidos conductores (xilema y floema). La savia bruta se desplaza de la raíz a las hojas. Se cree que la savia asciende por:

 Capilaridad: la adherencia de los líquidos a las paredes de los tubos provoca un ascenso de manera espontánea.

 Mecanismos de cohesión-adhesión- tensión: tiene lugar gracias a la colaboración de tres fenómenos:

1. La fuerza aspirante de las hojas.

2. La cohesión de las moléculas de agua.

3. Presión de la raíz.

La savia elaborada está compuesta por azúcares, lípidos, aminoácidos etc. y tiene que transportarse desde las hojas al resto de la planta a través del floema. El mecanismo por el que se realiza el transporte es por diferencia de presión osmótica.

En invierno en las plantas de hoja caduca los poros de las placas cribosas se taponan por una sustancia llamada calosa que interrumpe la circulación de savia elaborada que se reanudará en invierno.

1.4 Excreción

Eliminación de sustancias de desecho provenientes del metabolismo celular. Los vegetales no tienen un aparato excretor diferenciado. Los desechos se expulsan a través de los estomas, lenticelas o bien se almacenan en vacuolas o en espacios intercelulares. También se pueden eliminar al producirse la caída de las hojas. Los productos de excreción pueden ser gaseosos (CO2), sólidos (oxalato cálcico) o líquidos (aceites esenciales, látex, resina, etc.)

2.

NUTRICIÓN EN ANIMALES

Tienen nutrición heterótrofa, han desarrollado formas de obtener su alimento de otros seres vivos.

Los aparatos implicados son: digestivo, respiratorio, circulatorio y excretor.

2.1 Captura y selección del alimento

Los animales han desarrollado diferentes adaptaciones para la captura e ingestión de todo tipo de alimentos:

 A través de la piel: parásitos internos como la tenia.

 Mecanismos chupadores/picadores: parásitos externos e insectos.

 Filtradores: ballenas, mejillones, etc.

 Captura de presas mediante toxinas: medusas, serpientes, etc.

 Tentáculos: pulpos.

 Mandíbulas/pinzas: Lobo, león, etc.

 Rádula que es una lengua quitinosa en gasterópodos.

2.2 La digestión y el aparato digestivo.

La digestión es el proceso mediante el cual transformamos alimentos en nutrientes que pueden ser absorbidos por el medio interno. La digestión puede ser:

 Intracelular: es simple y se realiza en el interior de las células especializadas que digieren las partículas alimenticias que capturan y una vez digeridas las difunden a las células vecinas. Por ejemplo en las esponjas.

 Extracelular: la digestión se realiza en una cavidad tubular para luego ser absorbidos (tubo digestivo). Por ejemplo en vertebrados.

En algunos casos este proceso es mixto, como en las medusas.

2.2.1 Aparato digestivo de invertebrados

 Esponjas: digestión intracelular. Son filtradores.

 Cnidarios o Celentéreos (medusa): digestión mixta (parte extracelular y parte intracelular).

Capturan a sus presas paralizándolas mediante unas células (cnidoblastos), la introducen en la cavidad gastrovascular, aquí se digiere en parte el alimento, que es absorbido por las células que forman la pared de la cavidad donde se termina la digestión.

 Platelmintos: boca ventral (excluyendo a las tenias), intestino sin ano. Las tenias absorben los nutrientes por la piel.

 Anélido: tubo digestivo con boca, esófago, buche (almacén), molleja (trituran el alimento), intestino (con numerosos ciegos, que son prolongaciones cerradas) y ano.

 Moluscos: boca (en algunos con una lengua quitinosa), esófago, estómago, intestino, ano.

Tienen hepatopáncreas (son hígado y páncreas en un solo órgano), éste segrega enzimas digestivas al intestino. Los pulpos y calamares tienen mandíbulas córneas.

 Equinodermos: boca (los erizos de mar tienen la linterna de Aristóteles), esófago, estómago, intestino y ano.

 Artrópodos:

• Insectos: boca adaptada al tipo de alimentación: pueden ser masticadores chupadores, lamedores o picadores, tienen glándulas salivares. A continuación tienen el esófago, buche, molleja, estómago, intestino y ano.

• Crustáceos: en el estómago tienen el molino gástrico.

También tienen hepatopáncreas.

2.2.2 Aparato digestivo de vertebrados.

Se compone de:

a) Boca: realiza las siguientes funciones: ingestión, masticación, insalivación, lubrificación, degustación, digestión química y deglución. En la boca podemos encontrar:

 Pico: es una estructura córnea de las aves y tortugas, adaptada al tipo de alimentación.

 Lengua: pequeña y poco especializada en peces, larga y cazadora en muchos anfibios, algunos reptiles y aves. En los mamíferos sirve para manipular los alimentos y ayuda a la deglución. En algunos casos regula la temperatura, limpieza de las crías y de sí mismos.

 Dientes: en peces, anfibios y reptiles sirven para agarrar a sus presas y engullirlas enteras. Las aves no tienen. En los mamíferos están adaptados: incisivos (cortan), caninos (desgarran), premolares y molares (trituran). Las ballenas son una excepción, estas tienen láminas córneas.

 Glándulas salivales: se encuentran alrededor de la boca y vierten sus secreciones (saliva) en ella. Existen tres pares: sublinguales, submaxilares y parótidas. La saliva está compuesta de agua, amilasa que es una enzima que descompone el almidón y mucina.

b) Esófago: comunica la boca con el estómago. Las aves presentan el buche que sirve como almacén de comida.

c) Estómago: su función es realizar parte de la digestión, almacenar el alimento y regular su paso al intestino. En las aves el estómago tiene dos partes:

 Molleja: es gruesa con paredes musculosas.

 Estómago glandular

El estómago produce jugo gástrico que está compuesto por:

 H2O

 Ácido clorhídrico HCl

 Enzimas: pepsinógeno (encima inactiva), sobre ésta actúa el HCl activándola y transformándola en pepsina. Una vez activa ataca a las proteínas.

 Mucina: protección y lubrificación.

d) Intestino delgado: se completa la digestión y se realiza la absorción de los nutrientes. El intestino delgado se compone de tres zonas:

 Duodeno: en él vierten sus secreciones el páncreas y el hígado. También se producen secreciones de la pared del intestino. Por tanto son tres los jugos que se vierten en el duodeno:

• Jugo intestinal:

 Mucosa: protección.

 Enzimas: amilasas, disacarasas, lipasas y proteasas.

• Jugo pancreático:

 Sales: efecto tampón (amortigua el pH).

 Enzimas: amilasas, lipasas, etc.

• Bilis:

 Sales biliares.

 Pigmentos biliares: bilirrubina y biliverdina.

 Sales inorgánicas que neutralizan la acidez

 Mucoproteínas.

 H2O

 Yeyuno: absorción.

 Íleon: absorción.

e) Intestino grueso:

Lleva el alimento al final de su recorrido, en él no se producen secreciones. Se absorbe gran cantidad de H2O e iones. En él hay bacterias en simbiosis, estas obtienen alimento y a cambio nos facilitan la digestión y sintetizan vitamina K.

Los procesos de fermentación que realizan estas bacterias proporcionan el olor a las heces y los gases que se expulsan.

El intestino grueso termina en el ano.

A veces termina en una cloaca (peces, anfibios y reptiles) junto con el aparato reproductor y excretor.

Partes:

 Ciego (donde está el apéndice).

 Colon.

 Recto.

f) Páncreas: su parte exocrina produce el jugo pancreático.

g) Hígado: produce constantemente bilis, ésta se almacena en la vesícula biliar hasta que se necesita.

2.2.3 Procesos digestivos en vertebrados.

2.2.4 Absorción de nutrientes en vertebrados

Salvo algunas pequeñas moléculas como el alcohol o el café que se absorbe en el estómago, el resto se absorbe en el intestino. La absorción consiste en el paso de sustancias desde la luz del intestino (medio externo) al medio interno (sangre y linfa). Los nutrientes deben atravesar las membranas que separan ambos medios. A veces la absorción se realiza por difusión simple, otros por difusión facilitada o por transporte activo.

Para aumentar la superficie de absorción del intestino, su pared presenta pliegues denominados crestas, recubiertos por diminutas vellosidades y además las células de las vellosidades presentan en su membrana microvellosidades.

2.3 Intercambio de gases en los animales

Los animales son seres heterótrofos cuyas células obtienen energía mediante la respiración celular.

Para ello son necesarios combustibles orgánicos y O2. El O2 se obtiene del medio y además hay que eliminar el CO2 producido.

La respiración es el proceso fisiológico de entrada de O2 y salida de CO2. Esta comprende:

 Ventilación: entrada de O2, salida de CO2.

 Intercambio de gases con el fluido circulatorio por difusión.

 Respiración celular.

2.3.1 Tipos de respiración: Estructuras respiratorias.

1. Difusión directa o simple: los poríferos y celentéreos tienen un intercambio de gases a través de las membranas celulares.

2. Respiración cutánea: el intercambio de gases se realiza a través de la piel. Se realiza en organismos con pocas necesidades de oxígeno. La piel tiene que ser fina, húmeda, permeable y muy vascularizada. Ejemplo: anélidos, gusanos, parásitos y anfibios.

3. Respiración branquial: se realiza mediante branquias. Éstas tienen que estar muy vascularizadas. Pueden ser de dos tipos:

 Branquias externas: se proyectan hacia fuera del cuerpo del animal y no están protegidas. Carecen de mecanismos de ventilación ya que el movimiento de los apéndices o las corrientes renuevan el medio. Desventajas: falta de protección, son llamativas (atraen a depredadores), dificultan el movimiento (en algunos casos). Por ejemplo: algunos anfibios y los anélidos marinos.

 Branquias internas: están resguardadas y protegidas. Necesitan mecanismos fisiológicos para crear una corriente de agua. Por ejemplo: peces, crustáceos y moluscos.

4. Respiración traqueal: a través de tráqueas que son tubos que conducen el aire a todo el cuerpo del animal. Las tráqueas se comunican con el exterior a través de los espiráculos (orificios dispuestos a lo largo del cuerpo, se pueden abrir y cerrar gracias a unos músculos). El fluido circulatorio no transporta gases en este caso. Por ejemplo: artrópodos terrestres: insectos, arácnidos y miriápodos.

5. Respiración pulmonar: se desarrollan sacos aéreos muy vascularizados llamados pulmones.

Tienen que ir acompañados de un sistema circulatorio. Los pulmones pueden ser:

 Pulmones de difusión: no tienen mecanismos activos de ventilación. El aire entra en ellos por difusión. Por ejemplo: escorpiones, algunas arañas, caracoles, etc.

 Pulmones de ventilación: cuentan con mecanismos para movilizar el aire:

• Anfibios: mecanismo de ventilación por bomba de presión o deglución.

• Resto (reptiles, aves y mamífero): hay mecanismos de bomba de succión por expansión del volumen del tórax. Excepto en aves el aire se mueve en dos sentidos.

− Inspiración: entrada de aire a los pulmones. Es un proceso activo, se contraen músculos ==> aumenta el volumen de la caja torácica ==>

-disminuye la presión con respecto a la presión atmosférica ==> entra aire.

− Espiración: proceso pasivo, se relajan los músculos ==> menor volumen de la caja torácica ==> se comprimen los pulmones ==> el aire sale.

Las aves presentan una especialización, los sacos aéreos.

2.4 Circulación y transporte.

Todas las células requieren de un aporte continuo de nutrientes y de O2 y eliminar los desechos y el CO2.

En los animales acuáticos de organización sencilla (esponjas y celentéreos) ambos fenómenos se realizan por difusión simple a través de las membranas de las células. A medida que la organización es más compleja, se necesita un aparato que realice ese proceso.

2.4.1 sistemas de circulación Hay dos tipos:

 Sistemas circulatorios abiertos. Los vasos sanguíneos no forman un circuito completo. La sangre sale de ellos, empapa las cavidades corporales y retorna al corazón. Por ejemplo:

artrópodos y moluscos no cefalópodos.

 Sistemas circulatorios cerrados. La sangre siempre circula por el interior de los vasos sanguíneos. Por ejemplo: vertebrados, anélidos y cefalópodos.

2.4.2 Componentes de un sistema circulatorio:

a) Líquidos circulantes:

 Hidrolinfa: poríferos y celentéreos y equinodermos. Principalmente formado por agua.

 Hemolinfa: liquido parecido al líquido intersticial. Por ejemplo los moluscos y artrópodos.

 Sangre y linfa. Ambos en vertebrados.

A estos líquidos van incorporados pigmentos que favorecen el transporte de gases.

Pigmento color animales

Eritrocruorina Rojo Anélidos

Clorocruorina verde Anélidos

Hemocianina Azul Moluscos y crustáceos

Hemoeritrina Rojo-violeta Anélidos

Hemoglobina Rojo Vertebrados

 Funciones de la sangre:

• Transporte de gases, nutrientes y sustancias de desecho.

• Mantiene la homeostasis.

• Defensiva (los linfocitos y diversas células defensivas están en la sangre)

 Funciones de la linfa:

• Drenaje de tejidos

• Defensa inmunitaria b) Vasos o conductos:

En los sistemas abiertos los vasos se limitan a conducir al líquido circulatorio hacia los senos o lagunas y el regreso se produce directamente desde estos hasta los espacios que rodean al corazón.

En los sistemas cerrados, existen diferentes tipos de vasos, ya que en las zonas de intercambio los vasos tienen que ser permeables.

En los vertebrados existen dos tipos de vasos:

 Vasos sanguíneos:

• Arterias: llevan la sangre desde el corazón hacia los diferentes órganos. Son resistentes con una capa muscular muy desarrollada.

• Venas: llevan la sangre de regreso al corazón (tienen unas válvulas para que la sangre no retroceda). Sus paredes son menos musculosas que las arterias y gracias a esto se pueden distender.

• Capilares: conectan arterias y venas. Permiten el intercambio.

 Vasos linfáticos: formado por una red de capilares linfáticos que confluyen en un vaso linfático mayor que desemboca en el torrente sanguíneo.

En la zona donde confluyen vasos se encuentra unos nódulos llamados ganglios linfáticos.

c) Mecanismos de bombeo. El corazón:

En animales con circulación primitiva el bombeo se hace mediante movimientos corporales originados por la musculatura.

Posteriormente se han desarrollado mecanismos especializados o corazones para bombear los líquidos circulantes.

En los sistemas abiertos el corazón impulsa la sangre a espacios corporales. En los sistemas cerrados el corazón impulsa la sangre a los vasos sanguíneos.

Los vertebrados presentan corazones compartimentados compuestos por una o dos cámaras denominadas aurículas, que reciben la sangre de los tejidos y una o dos cámaras llamadas ventrículos que bombean la sangre. Para evitar el reflujo de sangre existen una serie de válvulas en el corazón.

Con sus movimientos o latidos el corazón desarrolla una actividad comparable a la de una bomba. Un ciclo cardíaco consta de 2 movimientos:

 Sístole (contracción)

 Diástole (relajación)

d) Sistemas circulatorios de vertebrados La circulación en vertebrados puede ser:

 Sencilla: pasa una vez por el corazón para completar el circuito.

 Doble: pasa dos veces por el corazón para completar el circuito.

Y puede ser:

 Incompleta: hay mezcla de sangre venosa y arterial.

 Completa: no hay mezcla

Los vertebrados tienen la siguiente circulación:

 Peces: sencilla y completa

 Anfibios: doble e incompleta

 Reptiles: doble e incompleta

 Aves y mamíferos: doble y completa.

2.5 LA EXCRECIÓN ANIMAL

Como consecuencia de la actividad metabólica celular se generan muchos productos. Algunos son esenciales para la célula, pero otros son inútiles o resultan tóxicos cuando superan cierta cantidad.

Al proceso de eliminar productos de desecho del metabolismo celular, sobre todo productos nitrogenados, se le llama excreción y se realiza a través del aparato excretor.

2.5.1. PRODUCTOS DE EXCRECIÓN ANIMAL:

• CO

: se elimina a través de las superficies respiratorias.

• Sales minerales y H

O: a través de la piel, pulmones y tracto digestivo.

• Productos nitrogenados:

 NH3: lo producen los invertebrados acuáticos, peces óseos y larvas de anfibios.

Es muy tóxico pero tiene gran solubilidad y difusión en el agua.

 Ácido úrico: se excreta en forma de pasta blanca porque es poco tóxico y soluble.

Es característico de animales que viven en ambientes secos y ponen huevos.

Ejemplos: insectos, moluscos pulmonados, reptiles y aves

 Urea; se produce en el hígado a partir del NH3 y es menos tóxico y más soluble.

Puede acumularse en tejidos y excretarse más concentrado. Ejemplos:

peces cartilaginosos, anfibios y mamíferos.

2.5.2. PROCESOS FISIOLÓGICOS DE LA EXCRECIÓN:

Se distinguen tres:

a) Filtración: es el paso de líquidos del cuerpo a través de una membrana filtradora de los órganos, causada por la diferencia de presión.

b) Reabsorción: consiste en la recuperación de todas aquellas sustancias que habiendo sido filtradas son necesarias para el organismo.

c) Secreción: se transfieren productos desde los líquidos corporales al órgano excretor.

El producto de estos procesos es la orina que será eliminada.

2.5.3. ÓRGANOS EXCRETORES EN INVERTEBRADOS:

*Esponjas, celentéreos y equinodermos: carecen de órganos excretores y expulsan los productos nitrogenados por difusión a través de la superficie corporal.

*El resto presenta órganos excretores que pueden ser:

- protonefridios (platelmintos): consta de tubos muy ramificados cuyos extremos internos están cerrados. Acaban en una célula llamada célula flamígera, provista de varios flagelos. Estos impulsan las sustancias de desecho hacia el exterior por los poros excretores.

- metanefridios (anélidos y moluscos): son tubos que se encuentran abiertos por ambos lados. El extremo interno en forma de embudo ciliado recoge los líquidos corporales. Continúa con un tubo largo donde se reabsorben las sustancias útiles y la orina sale al exterior por un poro celular. En anélidos ocupa dos segmentos.

- tubos de Malpighi (insectos): tubos finos cerrados por un extremo que desembocan en el intestino donde vierten los productos de excreción que han recogido del medio interno.

- glándula verde o de la antena (crustáceos): en número par se sitúan en la parte anterior del cefalotórax. Recogen las sustancias de desecho presentes en los líquidos corporales y lo expulsan por un poro junto a la base de la antena.

2.5.4. APARATO EXCRETOR EN VERTEBRADOS

Los principales órganos de excreción de los vertebrados son los riñones.

Los riñones juegan un papel decisivo en la regulación del medio interno: mantienen la homeostasis eliminando de la sangre el exceso de sustancias ácidas o alcalinas, controlan el equilibrio de agua en los tejidos y regulan el equilibrio iónico y osmótico de la sangre. También expulsan los productos residuales del metabolismo, como urea o ácido úrico, que si no se eliminasen correctamente alcanzarían elevadas concentraciones en la sangre y resultarían tóxicas para los tejidos.

a) ANATOMÍA DEL RIÑÓN

Los riñones están situados en la parte posterior de la cavidad abdominal, cubiertos por el peritoneo y rodeados de grasa. Tiene forma de habichuela cuyo borde interno (cóncavo) forma una hendidura denominada HILIO RENAL. Esta es la zona donde penetran los vasos sanguíneos y los nervios y por donde la pelvis renal se comunica con los uréteres.

En la parte superior de cada riñón está situada la cápsula suprarrenal.

Haciendo un corte al riñón se distinguen dos zonas:

• La corteza: Es la región externa y tiene un aspecto granuloso

• La médula: Se diferencian en ella unas seis áreas triangulares que son las pirámides renales de Malpighi. Entre las pirámides la corteza continúa formando las columnas renales. Las pirámides renales tienen sus vértices dirigidos hacia la pelvis renal donde desembocan los tubos colectores. Desde la pelvis renal salen los uréteres y recogen la orina conduciéndola hasta la vejiga urinaria

Cada riñón está formado aproximadamente por 1.200.000 nefronas que son unidades de filtración independientes. Cada nefrona consta de una estructura en forma de cáliz, llamada Cápsula de Bowman, que encierra un nudo de capilares denominado glomérulo y continúa por un tubo ondulado que presenta tres regiones: túbulo proximal, asa de Henle y túbulo distal. Los túbulos se

unen formando tubos colectores y vacían su contenido en la pelvis renal que actúa como embudo, recogiendo la orina de las nefronas.

Los glomérulos y los túbulos proximal y distal se encuentran en la corteza del riñón. Las asas de Henle y los tubos colectores se sitúan en la médula.

b) FORMACIÓN DE LA ORINA

La arteria renal forma dos redes de capilares: una primera red apelotonada que forma el glomérulo por donde se produce la filtración del plasma sanguíneo, y otra segunda red que envuelve al túbulo por donde se reabsorben sustancias que no deben ser eliminadas y se reúnen en la vena renal.

A medida que la sangre fluye por el glomérulo, las moléculas de menor tamaño son forzadas por la presión a pasar por los poros de las paredes de los capilares hasta la Cápsula de Bowman. Las células sanguíneas y las grandes proteínas no pueden pasar.

Este filtrado compuesto por agua, glucosa, urea aminoácidos, sales minerales y otras pequeñas moléculas, fluye por el túbulo y se une a los desechos orgánicos y al exceso de sales secretada por los tejidos circundantes.

Si este filtrado se eliminase directamente, sería ruinoso para el organismo, ya que perdería gran cantidad de agua y sustancias nutritivas. Por esto casi todas las sales, glucosa, aminoácidos y vitaminas son reabsorbidas por el túbulo proximal, asa de Henle y túbulo distal, pasando de nuevo a la sangre. Queda una solución concentrada, la orina, que pasa a los tubos colectores, de aquí a la pelvis renal y por los uréteres llega a la vejiga de la orina, donde se almacena para ser descargada a través de la uretra cuando sea necesario.