LOS SERES VIVOS Y LA FUNCIÓN DE NUTRICIÓN Los seres vivos y las funciones vitales Los seres vivos y la nutrición La nutrición en las plantas La nutrición en los animales. La obtención de nutrientes. La nutrición en los animales. Intercambio de gases y excreción. La nutrición en los animales. La distribución de los nutrientes Mª Carmen Magallón Lahoz LECTURA PÁGINA 173 Entre los métodos de captura que han ideado los animales, hay uno que destaca por su vistosidad y complejidad: la tela de araña. Estos animales poseen en la parte posterior de su abdomen unas glándulas especiales productoras de seda: las glándulas sericígenas . Con ellas, la araña fabrica un hilo muy resistente con el que fabrica la tela, que es a la vez su hogar y una trampa para capturar los insectos de los que se alimenta. Cuando el animal descansa, se sitúa en el centro de la tela. Algunas arañas fabrican un cobijo, con fragmentos de hojas y seda, que les sirve de refugio frente a las inclemencias del tiempo. Si la araña está al acecho, a veces se sitúa en el borde de la tela. Cuando una mariposa o una abeja incautas tocan la telaraña, quedan atrapadas en unos hilos pegajosos que se sitúan en forma de espiral en el centro de la tela y la araña se lanza de forma veloz contra su presa. Sin embargo, la araña evita rozar estos hilos de captura. Para moverse, sus patas se agarran a otros hilos secos que parten como radios desde el centro de la telaraña. ACTIVIDADES Las arañas han ideado un sofisticado mecanismo para capturar el alimento. Explica en qué consiste. Busca en un diccionario el significado de las palabras cobijo, acecho e incauta. Busca en internet sobre otras formas de captura de alimento de las arañas. 1.-LOS SERES VIVOS Y LAS FUNCIONES VITALES Un ser vivo es un ser formado por células que es capaces de realizar las tres funciones vitales: nutrición relación y reproducción. La nutrición es el conjunto de procesos por los que los seres vivos intercambian materia y energía con el medio que les rodea. Los alimentos son las sustancias que ingieren los seres vivos. Están formados por moléculas, sustancias más sencillas orgánicas e inorgánicas (agua, sales, azúcares, proteínas, lípidos o grasas...) y que pueden ser utilizados por las células, éstos son los nutrientes. La relación Ningún ser vivo puede vivir ajeno a lo que ocurre en el medio en el que vive. Necesita capturar el alimento, fabricarlo, buscar pareja, defenderse de los depredadores, elegir las condiciones ambientales más favorables para su vida... en definitiva necesita relacionarse. Así pues, la función de relación, permite al ser vivo conocer mejor el medio que le rodea para asegurar así su supervivencia, respondiendo lo mejor posible ante posibles cambios. Los animales se pueden comunicar de diversas formas: de forma visual, sonora, olfativa o táctil, estas señales son emitidas por unos animales y recibidas por otros. Las informaciones emitidas son estímulos que pueden ser captadas por los otros animales mediante una serie de receptores sensoriales. Esta información es cedida al sistema nervioso que no solo registrará la señal sino que emitirá una respuesta adecuada elaborada por sus músculos, glándulas o vísceras que actúan como órganos efectores. La reproducción Los individuos de cada especie para asegurar su supervivencia se deben reproducir, así pueden originar nuevos seres iguales a ellos que sustituyen a los que se mueren. Existen dos formas de reproducción: la reproducción sexual y la asexual. La organización de los seres vivos Los niveles de complejidad de la materia viva. Para facilitar el estudio de la materia viva se diferencian siete niveles de organización, que son: Nivel subatómico. Abarca las partículas subatómicas. Por ejemplo protones y electrones. Nivel atómico. Abarca los átomos Por ejemplo átomos de carbono, átomos de hidrógeno, etc. Nivel molecular. Abarca las moléculas que son la unión de dos o más átomos. Por ejemplo las moléculas de agua, moléculas de glucosa, etc. Nivel celular. Abarca las células . Por ejemplo células nerviosas, células musculares, etc. Nivel pluricelular. Abarca los tejidos , los órganos , los sistemas y los aparatos . Por ejemplo el tejido conjuntivo, el riñón, el sistema nervioso, el aparato respiratorio, etc. Nivel de población. Abarca las poblaciones es decir los individuos de la misma especie que ocupan una misma área en un tiempo determinado. Por ejemplo la población de gorriones que hay actualmente en una determinada zona. Nivel de ecosistema. Abarca los ecosistemas, es decir el conjunto de poblaciones que hay en una determinada zona y las relaciones que se establecen entre ellas y entre ellas y el medio ambiente. ACTVIDADES Qué son las moléculas? a. Los diferentes tipos de átomos b. La estructura que resulta de la unión de dos o más átomos c. La fuerza que une dos o más átomos d. La parte más pequeña de una sustancia química e. Los componentes básicos de la materia Escribe la respuesta en los espacios en blanco: Durante muchos años se creyó que gracias a tener una rica en nuestro planeta había podido tener . Hoy sabemos que no es exactamente así, sino justamente al contrario, que gracias a tener organismos ahora nuestra atmósfera es rica en . Hoy sabemos que la atmósfera primitiva de nuestro planeta no tenía y que fueron unos organismos unicelulares microscópicos, denominados , los que al hacer la originaron el que hoy presenta la Tierra y que permito la existencia de las plantas y los animales. Nuestro planeta, la Tierra, está situado a una distancia tal del Sol que hace que su esté en estado de líquido y en estado de gas. De otro banda su tamaño hace que su fuerza de sea capaz de mantener una capa de gases sobre ella, la denominada . Gracias a todo esto en nuestro planeta es posible la existencia de seres vivos. A la actualidad no se tiene constancia de la existencia de seres vivos en otros lugares del pero, dada su inmensidad y que sólo conocemos una ínfima parte del mismo, la mayoría de los científicos consideran que lo más probable es que haya vida en otros lugares del . Respeto a nuestro Sistema Solar la opinión general es bien diferente, es decir no se cree que haya en los otras del Sistema Solar, sólo hay una cierta posibilidad a si a una cierta profundidad hubiera líquida, puesto que a su superficie es imposible dado que solamente hay . Recordamos que el es imprescindible para la existencia de i CRUCIGRAMA Verticales: 1. Nombre de la fuerza que mantiene una capa gaseosa sobre la superficie de determinados planetas. Verticales: 2. Nombre del nivel de complejidad de la materia al que pertenece un riñón Horizontales: 3. Nombre de la característica de las uniones entre átomos de carbono que permite a estos átomos constituir estructuras con la forma exacta que se necesita. Verticales: 4. Nombre de la parte más pequeña de una sustancia constituida por dos elementos químicos Horizontales: 5. Nombre de la variable ambiental que más influye en la posibilidad de vida en un astro Horizontales: 6. Nombre del astro del Sistema Solar que tiene más posibilidades, aunque sean muy pocas, de tener o haber tenido seres vivos. Horizontales: 7. Nombre del nivel de complejidad de la materia al que pertenece un lago Horizontales: 8. Nombre de las actuaciones de los organismos ante la percepción de determinadas variaciones ambientales Verticales: 9. Nombre del nivel de complejidad de la materia al que pertenece un electrón Verticales: 10. Nombre de la parte más pequeña de un elemento químico Verticales: 11. Nombre del nivel de complejidad de la materia al que pertenece el agua Horizontales: 12. Nombre del tipo de materia al cual pertenecen el agua y las sales minerales de nuestro cuerpo. Horizontales: 13. Nombre de la sustancia química en el seno de la cual se realizan las reacciones biológicas, es decir las que hacen posible la vida. Horizontales: 14. Nombre del nivel de complejidad de la materia al que pertenece un rebaño de gnus que pacen juntos en una sabana africana. Horizontales: 15. Nombre del nivel de complejidad de la materia al que pertenece el elemento químico carbono Verticales: 16. Nombre del nivel de complejidad de la materia al que pertenece una neurona Horizontales: 17. Nombre de las variaciones ambientales que puede provocan actuaciones de los organismos Verticales: 18. Número - escrito con letras - de niveles de complejidad de la materia conocidos. Horizontales: 19. Nombre del elemento químico que además del carbono es imprescindible por constituir materia orgánica. Horizontales: 20. Nombre de la característica de las uniones entre átomos de carbono que permite a estos átomos constituir estructuras permanentes en los seres vivos. 1 2 3 4 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 17 15 18 19 16 La organización de los seres vivos ORGANISMOS UNICELULARES: Están constituidos por una única célula que realiza todas las funciones vitales. La forma es muy variable y está adaptada a la vida del organismo. Ejemplo: Paramecio LAS COLONIAS: Son agrupaciones de organismos unicelulares en las que cada uno de ellos desempeña todas las funciones vitales de un ser vivo independiente. Ejemplo: Volvox, colonia de algas verdes. LOS ORGANISMOS PLURICELULARES: Están constituidos por muchas células que funcionan interconectadas y que coordinan su actividad para que el organismo actúe como un todo. Ejemplos: los corales Volvox aureus, el alga colonial por excelencia. LOS ORGANISMOS PLURICELULARES Los organismos pluricelulares cuentan con distintos tipos celulares, cada uno de los cuales está especializado en realizar determinadas actividades. Por lo general, las células de un mismo tipo se agrupan en estructuras más complejas, llamadas tejidos, que, a su vez, forman órganos, que se organizan en aparatos o sistemas. Cuanto más complejos son estos organismos, las estructuras que los forman son cada vez más variadas, están más desarrolladas y son más eficaces para realizar sus funciones vitales. Tejido.- Es un conjunto de células especializadas en realizar una determinada actividad. Por ejemplo recubrir superficies como hace el tejido epitelial, o en contraerse cómo hace el tejido muscular. Célula.- Es la estructura viva más sencilla que se conoce, es decir que es capaz de realizar las tres funciones vitales, que son nutrirse, relacionarse y reproducirse. Órgano.- son las unidades estructurales y funcionales de los seres vivos superiores. Están constituidos por varios tejidos diferentes y realizan una acción concreta Aparato.-son conjuntos de órganos que pueden ser muy diferentes entre sí, pero cuyos actos están coordinados para constituir lo que se llama una función. Sistema.- son conjuntos de órganos parecidos, pero que realizan acciones independientes. Por ejemplo, el sistema nervioso, el óseo, el muscular, o el endocrino. Organismos pluricelulares y sus funciones vitales ORGANISMOS SIN ÓRGANOS: Los poríferos, los hongos y las algas cuentan con distintos tipos e células, cada uno de los cuales realiza una actividad. Los cnidarios y las briofitas tienen tejidos que desempeñan funciones determinadas. Ejemplo: Las células flageladas de los poríferos, son las encargadas de capturar las partículas con las que se alimentan todas las células del animal. ORGANISMOS CON ÓRGANOS: Algunos invertebrados y las plantas cormofitas tienen órganos especializados en realizar actividades concretas, aunque estos órganos nunca llegan a constituir aparatos. Ejemplo: Las hojas de las plantas cormofitas son las encargadas de fabricar, mediante el proceso de la fotosíntesis, el alimento necesario para todas las células de la planta. ORGANISMOS CON APARATOS: La mayoría de los invertebrados y todos los vertebrados realizan sus funciones vitales por medio de aparatos, algunos de los cuales coordinan la actividad del resto de los aparatos del organismo. Ejemplo: El esqueleto de los animales forma el armazón del cuerpo y da protección a algunos órganos. Además, junto con el sistema muscular permite el movimiento de los animales. LA CIENCIA A TRAVÉS DE LA HISTORIA - - - EL DESCUBRIMIENTO DE LAS CÉLULAS: En el siglo XVII, Antoine van Leuwenhoek fabrica un microscopio y es el primero en observar seres unicelulares. A mediados del siglo XVII, Robert Hook observa pequeñas celdillas en una lámina de corcho y las denomina células. En el siglo XIX, el botánico Schleiden y el zoólogo Schwann formulan la teoría celular: -Todos los seres vivos están formados por células. -La célula es la unidad elemental de los sers vivos, la cual realiza las funciones vitales. - Todas las células se forman a través de divisiones de otras células que existieron anteriormente. LA CÉLULA La célula es una estructura constituida por tres elementos básicos: membrana plasmática, citoplasma y material genético (ADN). Las células tienen la capacidad de realizar las tres funciones vitales: nutrición, relación y reproducción. Membrana plasmática: constituida por una bicapa lipídica en la que están englobadas ciertas proteínas. Los lípidos hacen de barrera aislante entre el medio acuoso interno y el medio acuoso externo. El citoplasma: abarca el medio líquido, o citosol, y el morfoplasma (nombre que recibe una serie de estructuras denominadas orgánulos celulares). El material genético: constituido por una o varias moléculas de ADN. Según esté o no rodeado por una membrana, formando el núcleo, se diferencian dos tipos de células: las procariotas (sin núcleo) y las eucariotas (con núcleo). La forma de las células está determinada básicamente por su función. La forma puede variar en función de la ausencia de pared celular rígida, de las tensiones de uniones a células contiguas, de la viscosidad del citosol, de fenómenos osmóticos y de tipo de citoesqueleto interno. El tamaño de las células es también extremadamente variable. Los factores que limitan su tamaño son la capacidad de captación de nutrientes del medio que les rodea y la capacidad funcional del núcleo. LA CÉLULA PROCARIOTA En el exterior de la membrana plasmática de la célula procariota se encuentra la pared celular, que protege a la célula de los cambios externos. El interior celular es mucho más sencillo que en las eucariotas; en el citoplasma se encuentran los ribosomas, prácticamente con la misma función y estructura que las eucariotas pero con un coeficiente de sedimentación menor. También se encuentran los mesosomas, que son invaginaciones de la membrana. No hay, por tanto, citoesqueleto ni sistema endomembranoso. El material genético es una molécula de ADN circular que está condensada en una región denominada nucleoide. No está dentro de un núcleo con membrana y no se distinguen nucleolos. LAS CÉLULAS EUCARIOTAS Las células eucariotas, además de la estructura básica de la célula (membrana, citoplasma y material genético) presentan una serie de estructuras fundamentales para sus funciones vitales: El sistema endomembranoso: es el conjunto de estructuras membranosas (orgánulos) intercomunicadas que pueden ocupar casi la totalidad del citoplasma. Orgánulos transductores de energía: son las mitocondrias y los cloroplastos. Su función es la producción de energía a partir de la oxidación de la materia orgánica (mitocondrias) o de energía luminosa (cloroplastos). Estructuras carentes de membranas: están también en el citoplasma y son los ribosomas, cuya función es sintetizar proteínas; y el citoesqueleto, que da dureza, elasticidad y forma a las células, además de permitir el movimiento de las moléculas y orgánulos en el citoplasma. El núcleo: mantiene protegido al material genético y permite que las funciones de transcripción y traducción se produzcan de modo independiente en el espacio y en el tiempo. Tipo de células eucariotas Se diferencian dos tipos principales que son las constituyen los animales y las que constituyen los vegetales: • Células animales. Se caracterizan por no presentar membrana de secreción o, si la presentan, nunca es de celulosa, por tener vacuolas muy pequeñas, por la carencia de cloroplastos y por presentar centrosoma, un orgánulo relacionado con la presencia de cilios y de flagelos. • Células vegetales. Se caracterizan por presentar una pared gruesa de celulosa situada en el exterior (sobre la membrana plasmática), por tener grandes vacuolas y cloroplastos (unos orgánulos de color verde debido a que contienden clorofila, que es la sustancia gracias a la cual pueden realizar la fotosíntesis) y por que no tienen ni cilios ni flagelos. célula animal 1.-Membrana celular. 2.-Hialoplasma. 3.-Núcleo. 4.-Retículo endoplásmático. 5.-Aparato de Golgi. 6.-Centrosoma. 7.-Vesículas y vacuolas. 8.-Ribosomas. 9.-Citoesqueleto. 10.-Mitocondrias. célula vegetal 1.-Conjunto de la membrana celular y la pared celular. 2.-Hialoplasma. 3.-Vacuola. 4.-Cloroplastos. 5.-Aparato de Golgi. 6.-Mitocondrias. 7.-Retículo endoplasmático. 8.-Núcleo celular. Mitocondrias. Encargadas de realizar la respiración celular, un conjunto de reacciones químicas mediante las cuales la célula obtiene energía. Algunas células animales tienen, además, estructuras para el movimiento (cilios o flagelos) que no existen en células vegetales. Mitocondrias. Como en las células animales, estos orgánulos se encargan de la respiración celular. La diferencia radica en que, en las células vegetales, los glúcidos que participan en las reacciones de la respiración provienen del metabolismo autótrofo y no de materia orgánica conseguida en el exterior Cloroplastos. Son orgánulos con una membrana que los separa del citoplasma, y en cuyo interior hay acúmulos de sáculos formados también por membranas, en los que se encuentra la clorofila. Centrosoma. Exclusivo de las Los cloroplastos son propios de las células de las células animales. Formado por partes verdes de la planta: hojas y tallos no leñosos. filamentos de proteínas, está En otras zonas de la planta no existen. En los relacionado con el movimiento y órganos destinados a almacenar reservas (como los la organización del citoesqueleto. tubérculos de las patatas), los plastos que aparecen Vesículas y vacuolas. son los llamados amiloplastos, orgánulos Estructuras especializados en acumular glúcidos en forma de membranosas pequeñas almidón Vacuola. Es una gran vesícula que almacena sustancias. Por que transportan y almacenan sustancias. ejemplo, en las células de la piel de la naranja, este orgánulo acumula el aceite esencial que da el olor característico a este Pueden unirse a la fruto. En otros casos, simplemente almacena agua. Aparte de membrana para verter su contenido fuera de la esta gran vacuola, en las células vegetales también hay vesículas más pequeñas que cumplen funciones similares de célula. almacenamiento, transporte y secreción, como en las células i l 2.-LOS SERES VIVOS Y LA NUTRICIÓN La nutrición es el conjunto de procesos por los que los organismos incorporan y utilizan materia y energía del medio que les rodea para renovar sus estructuras y realizar las funciones vitales. En el caso de los individuos jóvenes, también sirve para permitir su crecimiento y desarrollo. Existen dos tipos de nutrición en función de si la materia incorporada y utilizada por el organismo es inorgánica (nutrición autótrofa) o es orgánica (nutrición heterótrofa). NUTRICIÓN AUTÓTROFA Materia inorgánica + Luz (dióxido de carbono + agua Materia orgánica + Oxígeno C6H12O6 + O2 Es aquella en la que el organismo incorpora materia inorgánica. Ésta constituye la materia inerte (no viva) del planeta, como son las rocas, el agua y el aire. Químicamente se define como la que no está compuesta básicamente de átomos de carbono e hidrógeno. Los principales tipos de materia inorgánica que intervienen en la nutrición autótrofa son el agua (H2O), el dióxido de carbono (CO2) y sales minerales. La nutrición autótrofa la presentan las plantas, las algas y algunos tipos de bacterias. Según la fuente de energía utilizada, existen dos tipos de nutrición autótrofa. - Nutrición autótrofa fotosintética: Es aquella en la que el organismo utiliza la energía luminosa. La realizan las plantas, las algas y las bacterias fotosintéticas. Para ello presentan unos pigmentos capaces de captar la luz solar; el principal es la clorofila, que es de color verde. -Nutrición autótrofa quimiosintética: es aquella en la que el organismo aprovecha la energía desprendida en unas determinadas reacciones químicas de compuestos inorgánicos. Sólo la realizan un pequeño grupo de bacterias. FOTOSÍSTESIS Nutrición heterótrofa Es aquella en la que el organismo incorpora materia orgánica. Ésta es la que constituye la materia vive, es decir, los organismos. Químicamente se define como la que está compuesta básicamente por átomos de carbono e hidrógeno. Los principales tipos de materia orgánica que intervienen en la nutrición heterótrofa son los glúcidos, los lípidos y las proteínas. La nutrición heterótrofa consiste, pues, en alimentarse de la misma materia orgánica que proviene de otros seres vivos, reducir el tamaño de las moléculas para que puedan entrar en el interior de las células (digestión) y utilizarla para fabricar su propia materia orgánica o para obtener energía (respiración celular). Este tipo de nutrición la presentan los animales, los hongos, los protozoos y la mayor parte de las bacterias. Los procesos de nutrición Incorporación de nutrientes o de sustancias para fabricarlos. Intercambio de gases con el exterior. Utilización de las sustancias incorporadas o fabricadas ( metabolismos). Transporte de nutrientes y sustancias de desecho. Eliminación o excreción de las sustancias de desecho producto de la actividad del organismo. La nutrición en organismos unicelulares Los organismos unicelulares intercambian sustancias y gases a través de su superficie. Los autótrofos fabrican su alimento; los heterótrofos capturan partículas por diferentes sistemas. Por ejemplo, las amebas capturan las partículas alimenticias emitiendo unas prolongaciones de su membrana, llamadas seudópodos. La nutrición en organismos pluricelulares Los organismos pluricelulares más sencillos apenas cuentan con estructuras para realizar los procesos de la nutrición, como, por ejemplo, los hongos, las algas pluricelulares y los musgos. Las plantas cormofitas y la mayoría de los animales disponen de distintos órganos y aparatos para llevarlos a cabo. LOS HONGOS: Aunque son heterótrofos, no disponen de aparatos digestivos; vierten unas sustancias digestivas sobre los restos de organismos que les sirven de alimento y posteriormente, absorben los nutrientes que se originan en esa digestión. El intercambio de gases lo hacen a través de su superficie. LAS ALGAS PLURICELULARES: Son organismos autótrofos. Intercambian sustancias y gases con el exterior a través de su superficie y realizan la fotosíntesis utilizando la energía solar y el CO2. Algunos ejemplos son la Ulva, o lechuga de mar, y la Laminaria o los sargazos, que forman auténticos bosques flotantes en el mar de los Sargazos, en el océano Atlántico. LOS MUSGOS: Son organismos autótrofos. Absorben agua y sustancias minerales a través de las células de las falsas hojas o filoides y del falso tallo o cauloide. En ocasiones, los rizoides también absorben agua. La fotosíntesis la realizan en las zonas verdes utilizando la energía solar y el CO2. Intercambian los gases con el exterior a través de su superficie. 3.-LA NUTRICIÓN EN LAS PLANTAS ASÍ ES UNA PLANTA CORMOFITA: Las plantas cormofitas tienen raíz, ( que fija la planta al suelo), tallo ( que sostiene las ramas, las hojas y los frutos) y hojas ( en las que se realizan procesos como la fotosíntesis y el intercambio de gases). Estos órganos y la presencia en ellos de ciertos tejidos especializados, las capacitan para realizar con eficacia los procesos de nutrición en el medio terrestre. TEJIDOS PARA ADAPTARSE AL MEDIO TERRESTRE Tejidos protectores El tejido epidérmico recubre las hojas y los tallos y raíces jóvenes. Protege la parte aérea de la planta de la desecación y permite la absorción de agua y de sales minerales a través de la parte subterránea. Está formado por una única capa de células vivas. El tejido suberoso o súber protege a la planta contra la pérdida de agua y contra las temperaturas extremas. Se encuentra en tallos y raíces viejas. El ejemplo típico de súber es el corcho del alcornoque. Este tejido está formado por células muertas cuyas paredes se han engrosado, al objeto de proporcionar resistencia y protección. Tejidos de sostén. Proporcionan resistencia y elasticidad a la planta. Son el colénquima y el esclerénquima. El colénquima o tejido colenquimático mantiene erguidos los tallos jóvenes y los pecíolos de las hojas. El esclerénquima aparece en órganos protectores, como el «hueso» del melocotón, cubierta protectora de la semilla TEJIDOS PARA INTERCAMBIAR SUSTANCIAS Tejidos secretores Es el llamado tejido glandular. La función del tejido glandular es la secreción de sustancias. La clave de este tejido son las células secretoras, capaces de producir algunas sustancias o concentrar y almacenar otras. Las secreciones pueden ser expulsadas al exterior o al interior de la planta. Hay varios tipos de órganos glandulares en las plantas: algunos son pelos, otros son tubos que contienen látex, etc. La epidermis de los pelos radicales. Los pelos radicales se encuentran en la zona pilífera de la raíz; tienen células alargadas que absorben las sustancias minerales y el agua necesaria para realizar la fotosíntesis; también incorporan oxígeno y expulsan CO2. La epidermis del envés de las hojas. En esta zona se hallan unos poros, denominados estomas, que pueden abrirse y cerrarse y permiten que se produzca el intercambio de gases con el medio. TEJIDOS PARA REALIZAR LA FOTOSÍNTESIS Son los parénquimas o tejidos parenquimáticos. Tienen diversas funciones: realizar la fotosíntesis (parénquima clorofílico), almacenar sustancias como almidón, grasas, etc. (parénquima de reserva), acumular agua (parénquima acuífero) o aire (parénquima aerífero). El tejido que forma el interior de una hoja es un parénquima clorofílico.