NUTRICIÓN 1
El
proceso de Nutrición en el caso del ser humano comprende las siguientes etapas:
Ingestión: convierte los alimentos en pequeñas
moléculas de modo que puedan llegar a la sangre.
Intercambio
gaseoso: toma el oxígeno del aire para ponerlo
a disposición de las mitocondrias y oxidar los alimentos.
Circulación:
transporte de moléculas alimenticias digeridas y oxígeno hasta las células.
Metabolismo:
proceso por el que se oxidan los alimentos (glucosa) y se produce energía, la
cual se acumula en forma de ATP (adenosintrifosfato).
Excreción:
eliminación de productos perjudiciales para la célula producidos en los
procesos metabólicos.
NUTRICIÓN
A.
ASPECTOS
GENERALES
En
general se puede decir que nutrición se desarrolla en tres momentos o fases: ingerir los alimentos, digerirlos y
absorberlos al interior del organismo.
1.
Ingestión
Es
el proceso de introducir los alimentos en el organismo.
El proceso más sencillo de ingestión se realiza
en los organismos unicelulares que introducen las sustancias por simple
difusión; difusión osmótica, si se introduce agua y difusión por diálisis
cuando se trata de la introducción de sólidos. Por simple difusión penetran las
moléculas de un medio más concentrado a la célula menos concentrada.
A veces
no sólo existen poros en las membranas sino aberturas formadas como la
citofaringe en los paramecios.
Frecuentemente las sustancias englobadas, se individualizan
en vacuolas alimenticias. Hay proteínas en la membrana, llamadas permeasas, que ayudan a las
moléculas a entrar dentro de la célula.
También
las plantas reciben los alimentos por difusión, aunque no suele llamarse
ingestión.
Formas de ingestión
-
La fagocitosis es la forma frecuente de
ingestión en unicelulares; la membrana pierde tensión superficial y la
partícula penetra para ser englobada por una vacuola.
-
Pinocitosis se llama al mismo proceso pero
cuando se ingiere agua. En este proceso no se consume energía y por ello lo
llamamos transporte pasivo. Si se requiere ATP decimos que es transporte activo
y existe cuando la molécula debe pasar de un medio menos concentrado a uno más
concentrado.
-
Los hongos tienen prolongaciones o hifas que
forman el micelio; las hifas o haustorios absorben sustancias alimenticias del
medio.
-
En las plantas superiores se hallan los pelos
absorbentes por los cuales penetran los nutrientes.
-
Las esponjas
ingieren atrayendo las sustancias alimenticias mediante los coanocitos o
células flageladas alojadas en los
poros.
-
Los celenterados ingieren mediante el movimiento
de los tentáculos introduciendo así los alimentos en la cavidad gastrovascular.
-
Los artrópodos poseen dos tipos de ayudas para
ingerir:
o Trompa
chupadora como en las mariposas; suele ser enrollada en la parte anterior e
inferior de la boca, con ella absorben el polen.
o Seis
piezas masticadoras: labio superior, mandíbulas, maxilares, labio inferior como
el grillo.
-
En los vertebrados son muy notables las
adaptaciones para ingerir: pico en las aves, barrera de pestañas en peces,
labios notablemente gruesos, diferenciación de la dentadura.
2.
Digestión
Es
la segunda fase en la nutrición; se ingiere y posteriormente, el alimento
empieza a ser digerido.
La
digestión es fundamentalmente la ruptura de grandes moléculas de carbohidratos,
lípidos y proteínas, presentes en los alimentos, para convertirlas en moléculas
pequeñas, asimilables por la célula. Tales macromoléculas son glucosa,
aminoácidos y glicerol o ácidos grasos.
Así, podemos definir la digestión como el proceso de
reducir los alimentos a micromoléculas. La digestión se realiza mediante la
activación de las enzimas o catalizadores.
Los
alimentos energéticos básicos son: carbohidratos, lípidos y proteínas.
-
Las proteínas se acumulan en el organismo en
forma de grandes cadenas de polipéptidos. Al digerirse se producen muchas
unidades de aminoácidos que pueden penetrar por los poros de las células.
-
Los lípidos se acumulan en los tejidos animales
en forma de triglicéridos; mediante su digestión son degradados en glicerol y
ácidos grasos; estas son moléculas relativamente pequeñas, que pueden entrar en
la célula y ser catabolizadas para producir ATP.
-
Los carbohidratos, en vegetales, se acumulan en
forma de almidón; en los animales, en forma de glucógeno; en el proceso digestivo
se degradan rompiéndose en pequeñas unidades de glucosa, que son utilizadas por
el organismo para producir ATP.
-
Digestión intracelular es la que se realiza en
el interior de la célula y concretamente en las vacuolas: los lisosomas
producen enzimas digestivas que al unirse con una vacuola fraccionan los
carbohidratos, lípidos y proteínas en: glucosa, glicerol o ácidos grasos y
aminoácidos respectivamente.
-
Digestión extracelular hace relación a la que
poseen la mayor parte de los animales que, por tener órganos especializados,
digieren los alimentos antes de que estos entren a la célula. Este tipo de
digestión la tiene el hombre y todos los vertebrados.
3.
Absorción
Es
el paso de los alimentos ya digeridos, al interior del organismo: a las venas, arterias,
líquido intercelular y finalmente, a la célula.
La
absorción puede realizarse son simple difusión pasiva sin gasto de energía o
por transporte activo con gasto de ATP. Los carbohidratos, glucosa, penetran
fácilmente por simple gradiente en difusión pasiva; grasas y aminoácidos
requieren ATP para atravesar las membranas.
En
los organismos superiores, el intestino, donde se realiza la absorción, posee
múltiples repliegues y vellosidades intestinales que facilitan la introducción de sustancias
por aumentar así la superficie de absorción.
B.
NUTRICIÓN
EN ORGANISMOS UNICELULARES E INVERTEBRADOS
1.
Nutrición
en protozoos
Hay
protozoos que, simplemente reciben lo que les llega, permitiendo el paso de
sustancias por difusión, no hay desplazamiento, ni órganos que ayuden en el
proceso: virus, bacterias.
Los
flagelados como la euglena atraen las partículas alimenticias por medio del flagelo y la partícula entra por la
citofaringe para desprenderse hacia el interior cuando se ha formado la
vacuola.
En
los ciliados, como el paramecio, los cilios atraen las partículas alimenticias
y, como en los flagelados, penetra en la citofaringe, para formar la vacuola.
Los
sarcodinos, como la ameba prolongan seudópodos y engloban sustancias
alimenticias que permanecen en las vacuolas.
El
sistema de nutrición es común para todos: ingestión mediante manipulaciones:
flagelos, seudópodos y formación de vacuola.
2.
Nutrición
en invertebrados
o
Esponjas: las sustancias entran en las células
por difusión después de que han sido atraídos por los coanocitos. El agua entra
por los poros y sale por una abertura mayor llamada ósculo.
o
Celenterados: poseen ya una cavidad o
celenterón. Las sustancias entran al interior por difusión para la digestión
intracelular; sin embargo, tenemos un comienzo de digestión extracelular, ya que cuando la medusa o el
coral atrapan alguna presa mayor, segregan enzimas que digieren parcialmente el
alimento.
o
Platelmintos: como la tenia, la planaria, los
turbelarios. Los individuos no parásitos poseen boca, faringe y también
intestino rudimentario. Predomina todavía la digestión intracelular.
o
Nemaltelmintos: lombriz intestinal. Posee ya
aparato digestivo completo: boca, faringe, intestino y ano.
o
Equinodermos: se perfecciona la estructura de la
boca mediante la linterna de Aristóteles o conjunto de estructuras
trituradoras. También poseen estómago en forma de bolsas radiales.
o
Anélidos: lombriz de tierra. La especialización
es notable: boca, cavidad bucal, faringe, esófago en el que se neutraliza el pH
bajo que deja la tierra ingerida, buche almacenador, molleja trituradora e
intestino para asimilar las sustancias digeridas.
o
Moluscos: aparece ya un rudimento de hígado y
páncreas, en la estructura llamada hepatopáncreas. Unos endurecimientos en la
boca: dientes y lengua forman la rádula para triturar los alimentos.
o
Artrópodos: son los más perfeccionados entre los
invertebrados: aparato bucal masticador como en los grillos y cucarrones y con
la trompa chupadora como en las abejas y moscas. Poseen ya glándulas salivares,
esófago, buche, molleja, estómago, intestino, recto y ano. Como hemos podido
observar, el sistema digestivo no se hizo de una vez: evolucionó con cada nuevo
phylum , añadiendo estructuras útiles para la nutrición.
o Cilios,
flagelos y vacuolas son los primeros instrumentos de ingestión y digestión en
protozoos.
o Coanocitos:
ayudan a la esponja en la ingestión; continúa la digestión intracelular.
o Cavidad
o celenterón y rudimento de digestión extracelular es el primer avance
evolutivo de importancia.
o La
boca, faringe e intestino son adquisiciones de los platelmintos.
o El
ano aparece con los nemaltelmintos.
o El
sistema bucal triturador aparece con la
linterna de Aristóteles en los equinodermos.
o El
hepatopáncreas de los moluscos señala el principio glandular y con ello están
ya todos los elementos que conforman el sistema digestivo de los vertebrados.
El
sistema digestivo fue perfeccionándose durante más de 500 millones de años:
desde el rudimento de un invertebrado hasta sistemas complejos como en la
mayoría de los vertebrados.
PREGUNTAS DE RETROALIMENTACIÓN PARA EL
EQUIPO DE TRABAJO.
1.
Realice un cuadro sinóptico sobre los
aspectos generales de la nutrición, explicando cada fase.
2.
Cuáles son las formas de la ingestión en las
células y en algunos organismos?
3.
Cómo se acumulan los alimentos energéticos
en el organismo.
4.
Realice un cuadro sinóptico sobre la
nutrición en organismos invertebrados
5.
Cuáles son las estructuras en que fue
evolucionado el sistema digestivo.
6.
Explicar la nutrición en los arácnidos
(resolviendo la primera prueba Milton Ochoa 2013)
H2O más CO2 CH2O más H2O
Luz agua CO2
NADH2
ATP
C. NUTRICIÓN EN VEGETALES: FOTOSÍNTESIS
1.
Nutrición
en Hongos y bacterias
Hongos
y bacterias reciben los nutrientes por difusión. Las bacterias no
nitrificantes, por ser parásitas reciben los nutrientes a través de la membrana
como cualquier unicelular. El bacilo de la lepra, el de Koch, las espiroquetas
se alimentan por difusión: la mayor parte de estas bacterias son perjudiciales,
ya que su nutrición se hace a expensas del huésped; hay que añadir, que
producen toxinas también perjudiciales.
Los
hongos no tienen raíces ni tejidos diferenciados. Solamente poseen
prolongaciones llamadas hifas, cuyo conjunto forma el micelio. Cada hifa es un
elemento de absorción y por eso precisamente reciben el nombre de haustorios.
2.
Nutrición
en bacterias fijadoras de nitrógeno
Solamente
ciertas bacterias son capaces de recibir
el nitrógeno inorgánico. Son esenciales en la cadena alimenticia ya que sin
estas bacterias no habría manera de incorporar el nitrógeno que es componente
esencial de las proteínas.
Las
plantas verdes sólo pueden recibir el nitrógeno en forma de nitratos; estas
sales son sintetizadas por este tipo de bacterias:
o
Las bacterias proteus y chlostridium convierten
las proteínas y los aminoácidos en amoniaco (NH3).
o
Las bacterias; los nitrosomas hacen la
conversión del amoniaco (NH3) en nitritos.
o
Las bacterias azotobacter y el rhizobium convierten los nitritos en nitratos
asimilables por las plantas verdes. Las azotobacterias viven libres en la
tierra, son aeróbicas y fijan el nitrógeno atmosférico. El rhizobium vive
simbióticamente en los nódulos de las plantas leguminosas. Estas bacterias son
muy numerosas: pueden haber más de
cuatro millones de bacterias en un gramo de tierra
o
Hay otras bacterias que no son heterótrofas,
pero no producen O2 pues no utilizan agua para producir hidrógeno,
pueden utilizar ácido sulfhídrico u otro
producto químico.
3.
Nutrición
en vegetales autótrofos: fotosíntesis
o
El proceso de fotosíntesis está dirigido a la
formación de la molécula de glucosa que sirvan como alimento o fuente de
energía para la planta.
o
Los materiales requeridos para el proceso fotosintético los
recibe la planta a través de las raíces: agua y sales y CO2 a través
de los estomas de las hojas.
o
Dos fases suelen considerarse en la fotosíntesis:
-
Fase
lumínica o preparación de materiales:
El
pigmento de la clorofila acumulado en los cloroplastos, absorbe la luz; esta
energía lumínica rompe la molécula de agua (H2O) produciéndose O2 que va a la atmósfera y H2, que es
conservado para producir la molécula de glucosa C6H12O6.
El C viene del CO2 del aire; el H viene de la molécula de H2O;
O viene del CO2.
El
hidrógeno es transportado por una molécula especial el NAD
(nicotin-amida-dinucleótido), que al unirse al hidrógeno queda NADH2. Esta
molécula, cargadora de H, se libera del hidrógeno y vuelve a cargarse.
Materiales
requeridos para la fase lumínica: clorofila, luz, agua, NAD.
Materiales
producidos en la fase lumínica: oxígeno que va a la atmósfera; hidrógeno,
utilizado para la formación de la molécula de glucosa: H12
-
Fase
oscura: es el momento de síntesis química: se trata de unir los elementos
químicos que han penetrado en la planta directamente o producidos en la fase
lumínica; todos ellos darán como resultado la molécula de glucosa.
Se
denomina oscura porque no se necesita luz; sin embargo, es un proceso continuo
día y noche. El proceso en la fase oscura puede simplificarse así:
El producto hipotético: CH2O por adición de C-H-O
se transforma en glucosa: C6H12O6. Como
subproducto, se produce en la fase oscura: agua
El proceso se puede representar en el siguiente gráfico:
Materiales requeridos en la fotosínteis:
Clorofila, luz, agua, CO2(bióxido de carbono),
ATP (Adenosíntrifosfato) producido en el metabolismo normal celular; NAD como
portador de hidrógeno
|
Fase oscura
|
|
Fase lumínica
|
CO2 H2O C6H12O6
glucosa
El ATP requerido para el proceso de fotosíntesis se consigue
como en cualquier proceso metabólico: mediante la fosforilación de tres formas:
a)
Directa: los cloroplastos, sin actividad de las
mitocondrias ni intervención del NAD utilizan la energía lumínica para reconvertir
el ADP en ATP.
b)
Acíclica: el agua actúa como donadora de
electrones; sería el procedimiento lumínico en el que se libera O2 y se produce ATP y H2 incorporado
en la molécula de NAD.
c)
Cíclica: se produce ATP adicional no se reciben electrones de fuente externa. La
clorofila “a” proporciona electrones para formar NADH2; estos
electrones son recibidos por los cloroplastos “b” que a su vez los pasa a la
plastoquinona, de esta molécula pasan a los citocromos liberando ATP y también
electrones que son recogidos por la clorofila “a” cerrando el ciclo.
-
Fotosíntesis
e intercambio gaseoso:
Todo ser vivo tiene una función específica que llamamos
respiración o intercambio gaseoso. Por esta función el organismo elimina el CO2
subproducto del catabolismo y toma el O2 para oxidar los alimentos
en las funciones metabólicas.
También las plantas, por ser organismos vivos intercambian
estos gases en el proceso respiratorio. Sin embargo las plantas verdes, además
del proceso respiratorio, intercambian gases por efecto de la fotosíntesis; ese intercambio es
lo contrario de lo que sucede en la respiración:
Por la respiración expulsamos CO2 y recibimos O2.
Por la fotosíntesis se expulsa O2 y se recibe CO2. Los productos
químicos más importantes para la fotosíntesis son: agua, bióxido de carbono. El
producto esencial producido en la fotosíntesis es la glucosa.
Sin la fotosíntesis desaparecería toda la vida sobre la
tierra por falta de alimentación y carencia de O2 para respirar.
La fotosíntesis produce todo el oxígeno que utilizamos para
la respiración; la mayor parte la producen las algas marinas. Las plantas
absorben también gran cantidad de CO2 producido por automóviles y
fábricas con lo cual son doblemente útiles contra la contaminación.
-
Utilidad
de los procesos de fotosíntesis:
1.
Proporcionan
alimentación a las plantas.
2.
Proporciona alimentación a los organismos
heterótrofos, ya que la mayoría de ellos dependen para su dieta de los
carbohidratos. Sin la fotosíntesis todos los seres heterótrofos morirían.
3.
Proporciona oxígeno a la atmósfera y al agua
para la respiración de los organismos pulmonados o con branquias.
4.
Elimina el exceso de CO2 sobrante
en la atmósfera ya que lo absorbe por los estomas para la formación de la
glucosa.
5.
Proporciona humedad al ambiente por la
eliminación de agua como subproducto de la fotosíntesis.
PREGUNTAS DE
RETROALIMENTACIÓN PARA EL EQUIPO DE TRABAJO:
1.
Cuál es el papel de cada una de las clases
de bacterias en la fijación del nitrógeno?
2.
Cómo es el proceso de nutrición en los
vegetales?
3.
Explique cada una de las fases de la
fotosíntesis?
4.
De qué formas se obtiene el ATP para la
fotosíntesis?
5.
Cuál es la utilidad de la fotosíntesis?
6.
Explicar el gráfico que resume la fotosíntesis y
plantear una ecuación para la misma
D. NUTRICIÓN EN VERTEBRADOS Y EL HOMBRE
1. Nutrición en
vertebrados
Sería
demasiado largo el detallar en cada una de las clases de vertebrados sus
peculiaridades nutritivas. Por esto tomaremos el modelo humano como válido para
todos los vertebrados.
Tal
vez la manera de ingerir los alimentos sea lo más específico de cada clase:
observemos la boca de un pez, de un anfibio o un reptil; tienen cierto parecido
en cuanto a la manera de capturar la
presa; en cambio un ave posee el pico, altamente especializado para ingerir
granos o pequeños invertebrados.
- Nutrición
en el ser humano
Aquí
se debe hacer énfasis en lo que significa la nutrición como preparación de
moléculas para conseguir energía.
La
nutrición puede dividirse en tres fases:
- Ingestión:
los alimentos entran en el organismo y para ello se dispone de
estructuras apropiadas:
i.
Boca: su función es
doble: trituradora, enzimática.
1.
Trituración: los
dientes son los encargados de cortar, rasgar y moler los alimentos.
Los incisivos,
en la parte anterior de la mandíbula son los encargados de cortar. Son muy
importantes para los animales
herbívoros, ya que necesitan cortar la hierba; el hombre también los
necesita; acordémonos cuando comemos una manzana o un mango.
Los caninos,
que están a continuación de los incisivos, sirven para desgarrar la carne, por
ello están muy desarrollados en los animales carnívoros, ejemplo en los perros;
el hombre los necesita por ser omnívoro.
Los premolares y molares
muelen los alimentos y por ello tienen corona ancha. Los herbívoros los
herbívoros los tienen muy desarrollados, los carnívoros carecen de ellos.
Fórmulas
dentarias: I = incisivos C= caninos PM = premolares M= molares
Niños I = 2/2
C= 1/1 PM = 2/2 X 2
total 20 dientes
Adultos I = 2/2 C= 1/1
PM= 2/2 M= 3/3 X 2 total 32
dientes
El
diente se ancla fuertemente en el hueso por medio de la raíz, sobresale el
cuello y remata en una corona plana (muelas), cortante (incisivos) o afilada
para desgarrar (caninos).
La
estructura histológica es bien marcada:
Esmalte:
es un tejido duro, brillante; recubre la corona y el cuello, lo mismo que el
cemento recubre y protege la raíz.
Dentina:
por debajo del esmalte se halla este material de sales de calcio; también se le
conoce como marfil. Esmalte y dentina son tejidos inorgánicos de protección.
Pulpa:
es la parte viva del diente; en ella encontramos las arterias, venas y nervios.
2.
Acción enzimática: la
boca posee acción digestiva mediante la ptialina, que se encuentra en la
saliva, enzima que digiere y rompe los almidones convirtiéndolos en pequeñas
moléculas de maltosa.
- Digestión
Una
vez los alimentos están en el organismo, empieza el proceso de ablandamiento, de trituración; esto se
realiza en la boca y estómago.
Paralelamente
empieza el proceso digestivo, mediante las enzimas que catalizan, activando las
reacciones. Las enzimas actúan en un proceso de avance, unas continúan la
acción de las otras.
-
Digestión
de carbohidratos: la ptialina o amilasa de la saliva activa
la digestión de los almidones y los convierte en maltosa.
En
el estómago no se da la digestión de carbohidratos. La acción se continúa en el
duodeno, primera parte del intestino delgado. La amilasa pancreática realiza la
misma función que en la boca.
El
propio duodeno segrega otras dos enzimas: la invertasa que convierte el azúcar disacárido o sacarosa en glucosa-
-
Digestión
de las proteínas: primeramente suele
darse un proceso de aminación, por
el que la proteína pierde el grupo amino _NH3.
En
la boca no hay actividad enzimática para la digestión de proteínas. En el
estómago se produce la pepsina que
activa la ruptura de las grandes cadenas protéicas en proteosas y peptonas. El
duodeno segrega erepsina que activa la ruptura de las peptonas en aminoácidos.
-
Digestión
de las grasas: en el estómago ya se ha dicho
que no hay digestión de proteínas. Una enzima, la renina activa la digestión de la leche con sus compuestos protéicos
y grasos.
La
digestión de las grasas se hace preferentemente saponificándolas, es decir,
convirtiéndolas en minúsculas gotas. La bilis del hígado que llega al duodeno
es importante en el proceso de digestión de las grasas.
La
lipasa pancreática continúa la
acción de la lipasa gástrica convirtiendo las grandes moléculas de
triglicéridos en glicerol y ácidos grasos asimilables.
Los
alimentos solamente pueden ser asimilados cuando se han convertido en pequeñas
moléculas mediante la digestión.
|
Los
alimentos se acumulan en forma de
|
Los
alimentos se asimilan en forma de
|
|
Largas
cadenas de proteínas
Grasas:
triglicéridos
Carbohidratos:
almidón vegetal
Carbohidratos:
glucógeno animal
|
Aminoácidos
Ácidos
grasos y glicerol
Glucosa
Glucosa
|
Otras
enzimas tienen funciones específicas
como las nucleasas que activan la digestión o ruptura de los ácidos nucléicos
ADN y ARN.
- Absorción
Es
la última fase en el proceso de nutrición: los alimentos triturados y digeridos
han sido reducidos a pequeñas moléculas de: glucosa, aminoácidos y glicerol o
ácidos grasos que penetran, por difusión, en las vellosidades intestinales y
llegan al torrente sanguíneo o linfático.
El agua y líquidos, en general, atraviesan las
paredes del intestino por simple difusión osmótica: es un transporte pasivo sin
gasto de energía.
Las
moléculas sólidas como glucosa, aminoácidos o glicerol y ácidos grasos penetran
en las vellosidades intestinales por difusión dialítica o diálisis; para este
paso se necesitan un transporte activo con gasto de energía; hay enzimas como
las permeasas que se hallan en las membranas y activan el proceso.
La
secreción del intestino adaptada a la absorción es la parte del intestino
delgado que sigue al duodeno; es el yeyuno – íleon. Esta sección contiene
numerosas vellosidades o prolongaciones que se componen de una vena, una
arteria y, en posición central, un tubo quilífero.
Por
la vena entran los líquidos y sustancias fácilmente; el tubo recoge las grasas.
Estos productos son llevados al hígado para ser metabolizados. Cierta cantidad
de glucosa se mantiene en la sangre y es llevada a las mitocondrias de las
células para que oxidándose produzca energía.
PREGUNTAS DE RETROALIMENTACIÓN
- ¿Cuáles
son los procesos involucrados en la consecución de energía? Explique cada
uno
- ¿Cuáles
son las fases de la nutrición? Explique cada una
- ¿Cuál
es la función que desempeñan, incisivos, caninos, molares?
- ¿Cómo
es la digestión de los carbohidratos, las proteínas y las grasas?
- ¿En
qué forma se acumulan y asimilan las grasas, carbohidratos y proteínas?
- ¿Cómo
se absorbe el agua, los líquidos en general y las moléculas sólidas?
ACTIVIDAD DE TAREA INDIVIDUAL EN EL ALBUM DE CIENCIAS
- Dibuje
una mandíbula con las clases de dientes que posee.
- Dibuje
la estructura histológica del diente.
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