Niveles de organización y funciones vitales

Niveles de organización y funciones vitales
En la naturaleza, la materia se organiza en formas de complejidad cada vez mayor.
Cada una de estas formas se denomina nivel de organización. Los seres vivos están
formados por materia y, por tanto, presentan niveles de organización
característicos, que la biología se ocupa de identificar y de estudiar. Para mantener
sus niveles de organización, los seres vivos desarrollan una serie de funciones,
conocidas como funciones vitales.
Niveles de organización
La materia viva presenta una línea de niveles de organización que se inicia con el nivel de los
átomos y llega hasta el de la biosfera.
•Átomos: Se han identificado cerca de cien elementos distintos en la naturaleza. De todos
ellos, sólo veinticinco están presentes en los seres vivos, y con sólo cuatro de ellos (carbono,
oxígeno, hidrógeno y nitrógeno) se constituye más del 95 % de la materia viva.
•Moléculas: Los átomos se agrupan para formar moléculas, que pueden ser orgánicas o
inorgánicas. Glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos son las moléculas orgánicas
esenciales para la vida.
•Células: La célula es la unidad biológica funcional más pequeña, es decir, es la menor
unidad que cumple las funciones vitales: nace, crece, se mantiene, se reproduce y muere.
•Tejidos: Las células pueden estar muy especializadas en determinadas funciones, que se
conocen como tipos celulares. Un tejido es un conjunto de células con características propias,
que cumple las funciones caracterizadas por el tipo celular que lo forma.
•Órganos: Los tejidos especializados pueden organizarse para realizar una función compleja,
formando un órgano. Por lo común, un órgano está compuesto de varios tejidos, cumple una
función muy específica y tiene una forma reconocible. Algunos órganos se encargan de una
única función, como el corazón, mientras que otros, como el cerebro, coordinan la función de
otros órganos.
•Aparatos y sistemas: Ciertas funciones no pueden ser asumidas por órganos individuales,
sino que implican coordinar el trabajo conjunto de varios órganos. Un aparato es un grupo de
órganos de origen común, especializados en alguna función compleja. Cuando varios órganos
están constituidos por un mismo tejido, se conocen como sistema. La mayoría de los
animales y de las plantas poseen sistemas.
•Organismos: Un organismo es una integración de órganos en un todo más complejo. El
individuo es un sistema biológico autónomo que completa por sí mismo todas las funciones
de un ser vivo, en el que todas las células, excepto las sexuales, comparten la misma
información genética.
•Poblaciones: Un conjunto de individuos de una misma especie que viven en un ambiente y
un tiempo determinados forma una población. Los individuos que componen una población
comparten material genético, pues se reproducen entre ellos. Esto concede a cada población
ciertos rasgos que la diferencian de las otras, y si no existe intercambio genético entre ellas,
con el tiempo pueden acabar en la formación de especies distintas.
•Comunidades: El conjunto de poblaciones de diferentes especies que viven en un mismo
lugar y tiempo constituye una comunidad. El nuevo grado de complejidad de este nivel de
organización reside en las múltiples interrelaciones que se establecen entre las distintas
especies que coexisten en una misma comunidad.
•Ecosistemas: Un ecosistema es un conjunto de todos los seres vivos que comparten un
espacio y los factores abióticos del medio en que se encuentran. Es un concepto parecido al
de comunidad, pero se considera que en el ecosistema se integran no sólo las relaciones de
los seres vivos entre sí, sino también las que mantienen éstos con el medio ambiente que los
rodea. Un ecosistema es, además, un sistema funcional del que se pueden calcular los flujos
de materia y de energía. Los límites de un ecosistema son arbitrarios y, en la práctica, se
establecen según las necesidades del estudio a realizar.
•Biosfera: El conjunto de todos los ecosistemas donde es posible la vida se denomina
biosfera. Algunos autores consideran que la biosfera del planeta Tierra se comporta como un
gran sistema biológico integral, algo análogo a un enorme macroorganismo, sujeto a la
necesidad de cumplir con sus propias funciones vitales.
Células y tejidos
La célula es la unidad estructural y funcional de los seres vivos. En la naturaleza
existen organismos simples, los protozoos, formados por una única célula, y
organismos más complejos, como los vegetales y animales, que son pluricelulares.
Estos últimos presentan especialización y diferenciación de las células en tejidos,
que se organizan para dar lugar a estructuras más complejas: los órganos.
Características de la célula animal eucariota
La forma, el volumen y la estructura de la célula eucariota varían según la función específica
que cumple y el tejido del que forma parte. Sin embargo, las distintas células comparten
numerosas estructuras subcelulares, y todas ellas están rodeadas de una membrana
plasmática que aísla su contenido, el citoplasma, del medio extracelular. En el citoplasma se
encuentran distintos orgánulos con funciones específicas, y el núcleo, que contiene la
información genética.
Membrana plasmática
Es una estructura en forma de bicapa lipídica que limita el citoplasma y lo aísla del exterior.
El 50 % de la membrana se compone de lípidos, sobre todo fosfolípidos, aunque también de
colesterol y glucolípidos. El resto está formado por proteínas e hidratos de carbono. Las
proteínas desempeñan varias funciones, como la transmisión de señales enzimáticas y el
transporte de moléculas. Los hidratos de carbono protegen la superficie celular y están
implicados en procesos de adhesión célula-célula. La composición molecular de una
membrana plasmática refleja las funciones que desempeña una célula determinada.
Citoplasma
Comprende una matriz acuosa o citosol en la que se encuentran los orgánulos. Ocupa el
espacio comprendido entre las membranas plasmática y nuclear, y representa el 50-60 %
del volumen celular total. Contiene productos del metabolismo, enzimas y proteínas fibrilares
formadoras del citoesqueleto (responsable de la organización interna de la célula, su
morfología y sus movimientos). Los ribosomas, que participan en la síntesis proteica, se
encuentran en gran cantidad en el citoplasma, tanto libres como asociados al retículo
endoplasmático, un sistema de membranas en forma de sáculos, cisternas y túbulos
aplanados que participa en la síntesis, almacenamiento y transporte de moléculas. Se
distinguen dos tipos de retículos endoplasmáticos, rugosos y lisos, en función de si tienen
adheridos ribosomas o no en su superficie.
El aparato de Golgi se compone de cisternas membranosas (dictiosomas) con aspecto de
sacos apilados. Interviene en el tráfico vesicular y en él se modifican, empaquetan,
distribuyen y secretan determinadas moléculas. Los lisosomas también colaboran en el
tráfico de vesículas y contienen muchas enzimas diferentes, encargadas de la digestión
celular. Las mitocondrias están envueltas en una doble membrana y realizan muchos de los
procesos metabólicos y se encargan de producir energía en forma de adenosintrifosfato
(ATP).
Núcleo
Es una estructura más o menos esférica, rodeada de una membrana doble y porosa que aísla
el nucleoplasma (contenido interno) del citosol. Su contenido, cuando la célula no se divide,
es bastante homogéneo, salvo por la presencia en él del nucleolo, rico en ácidos
ribonucleicos (ARN). El resto se compone de cromatina: ácido desoxirribonucleico (ADN) y
proteínas. El núcleo es indispensable para la vida celular, ya que controla y coordina el
proceso de síntesis de ácidos nucleicos y de proteínas. Existen dos estados del núcleo: en
reposo o interfásico y en división o mitótico. Otra de sus funciones es su papel en la división
celular.
La diferenciación celular: los tejidos
Durante la evolución de los seres pluricelulares, se ha favorecido que células con una
especialización funcional determinada se agrupen entre sí para dar lugar a estructuras más
complejas llamadas tejidos. Un tejido es un conjunto diferenciado de células que desarrolla
una función específica. Hay diversos tipos de tejidos, como los epiteliales, los musculares, los
conjuntivos y los nerviosos.
Tejido epitelial o epitelio
Está formado por células yuxtapuestas, en algunos casos ciliadas, que recubren la superficie
corporal externa y revisten la parte interna de cavidades, conductos, órganos huecos y
glándulas. Los epitelios desempeñan funciones de protección, secreción, absorción, excreción
y transporte de sustancias. Según la función que realicen y dependiendo de su ubicación, se
encuentran distintas morfologías celulares. Además, los epitelios pueden ser simples
(monoestratificados) o formados por varias capas de células (pluriestratificados).
Tejido muscular
Las células de este tejido, ricas en proteínas contráctiles, se organizan en fibras. Existen tres
subtipos de tejido muscular: estriado, formado por células que permiten la contracción
muscular voluntaria; liso, propio de órganos que se contraen de manera involuntaria, y
cardíaco, característico del corazón.
Tejido conjuntivo o conectivo
Es el tejido biológico de sostén, cohesión y relleno de los órganos. Está formado por células
(en especial fibroblastos) dispuestas en una matriz compuesta en su mayor parte por
proteínas fibrosas, sobre todo colágeno. Existen diferentes tipos de tejido conjuntivo, que se
clasifican en función de la consistencia de la matriz: laxo, denso, óseo, cartilaginoso,
adiposo, adenoideo y elástico. La sangre se considera una forma especializada del tejido
conectivo.
Tejido nervioso
Se compone de las neuronas, un tipo celular muy especializado, encargadas de la
transmisión de impulsos nerviosos mediante cambios en la polaridad de sus membranas. Se
organizan en forma de redes interconectadas y también pueden agruparse para formar
nervios. Asociado a las neuronas hay otro tipo celular, la glía o células gliales, que
proporcionan nutrientes y soporte estructural a las neuronas.
Órganos, aparatos y sistemas
En los organismos pluricelulares algunos órganos realizan tareas específicas que se
complementan con las de otros. Para llevar a cabo funciones conjuntas de gran
complejidad, los órganos se agrupan en forma de aparatos y de sistemas.
Niveles de organización
Los órganos son estructuras muy especializadas que realizan una o varias funciones
específicas. Pese a esta especificidad, hay órganos que trabajan en conjunto y de forma
coordinada con otros para lograr un objetivo común: cada órgano se encarga de una
pequeña parte del proceso final, que se lleva a cabo con éxito sólo cuando los distintos
órganos trabajan en conjunto. En caso contrario, no se obtendrían más que pequeñas partes
por separado, que no llegarían a cumplir la función requerida.
Los órganos se organizan y se integran en estructuras más complejas en cuanto a su forma y
función: los aparatos y los sistemas. La diferencia entre aparato y sistema reside en que en
el sistema, los órganos están constituidos por un único tejido, aunque a menudo se habla
indistintamente de aparato y sistema.
Aparatos y sistemas
Para cumplir las funciones de nutrición, relación y reproducción, el ser humano debe cubrir
una serie de necesidades: respirar, comer, distribuir los alimentos por el cuerpo, eliminar los
productos de desecho, recibir los estímulos y formar sensaciones, controlar y adaptarse al
medio, moverse y reproducirse. Para ello dispone de los siguientes aparatos y sistemas:
•Aparatos:
- respiratorio,
- digestivo,
- excretor,
- reproductor,
- circulatorio,
- locomotor.
•Sistemas:
- nervioso,
- hormonal,
- inmunitario.
Aparato respiratorio
El aparato respiratorio interviene en el proceso de respiración, es decir, en el intercambio de
oxígeno por dióxido de carbono, participa en la regulación ácido-base del medio interno y en
el proceso de fonación. La laringe está en contacto con la faringe, y ésta, con la nariz y la
boca, que son las estructuras por donde se toma el aire. Los bronquios son el resultado de la
bifurcación de la tráquea, conectada con la laringe en su parte superior. Hay dos bronquios y
cada uno penetra en un pulmón. Los bronquiolos, que convergen en los bronquios, son las
últimas ramificaciones del árbol bronquial. El componente principal son los pulmones,
protegidos por una doble capa serosa llamada membrana pleural. Entre ambas capas se
encuentra el líquido pleural. En los alvéolos ocurre el intercambio gaseoso.
Aparato digestivo
Consiste en un tubo de unos once metros de longitud, llamado tracto gastrointestinal, que
empieza en la boca y acaba en el ano. Transforma física y químicamente los alimentos
ingeridos para que puedan ser absorbidos por las células del intestino, y así la sangre pueda
absorber los nutrientes y repartirlos por todo el organismo. Para ello intervienen diferentes
estructuras: dientes, lengua, glándulas salivales, esófago, estómago, hígado, páncreas,
vesícula biliar, intestinos delgado y grueso, recto y ano. Por el ano se eliminan las heces, que
son los residuos de los alimentos, resultado de la digestión.
Aparato excretor
Interviene en la regulación del volumen, la presión y la composición de la sangre, mediante
la expulsión de residuos en disolución por medio de la orina. También desempeña un papel
importante en el metabolismo y en la regulación del equilibrio hídrico. Está formado por dos
riñones, de los que sale un uréter que desemboca en la vejiga urinaria, donde se almacena la
orina. La vejiga urinaria está comunicada con la uretra, que conecta el aparato excretor con
el exterior.
Aparato reproductor
Presenta diferencias estructurales según el sexo. Su función es la producción de gametos
(espermatozoides en el hombre y óvulos en la mujer) para la reproducción sexual y realizar
la gestación y el nacimiento. Los hombres tienen testículos, próstata, epidídimo y pene; las
mujeres, ovarios, trompas de Falopio, útero, vagina y vulva.
Aparato circulatorio
Lo forman el corazón, los vasos sanguíneos (venas, arterias y capilares), la sangre, y el
sistema linfático. El corazón impulsa la sangre a través de los vasos hacia todos los órganos
del cuerpo. De este modo, la sangre intercambia gases con las células, les proporciona
nutrientes y recoge los productos de desecho del metabolismo. También interviene en el
transporte de sustancias como las hormonas y de células, en el control de la temperatura y
en los procesos de hemostasia (mecanismos del organismo para detener las hemorragias). El
sistema linfático es el conjunto de vasos y tejidos formados por células linfáticas y los
órganos que se encargan de la maduración de linfocitos y de proporcionar la linfa a la
circulación.
Aparato locomotor
Está formado por el esqueleto, la musculatura, los cartílagos asociados y las articulaciones.
Soporta y protege el cuerpo, colabora en el movimiento y alberga células hematopoyéticas
en la médula ósea. La musculatura contribuye a mantener de la postura y es responsable del
movimiento.
Sistema nervioso
Se encarga del control y la regulación de las funciones del organismo mediante impulsos
nerviosos. El encéfalo es la parte superior del sistema nervioso y está formado por tres
centros nerviosos: cerebro, cerebelo y bulbo raquídeo. A continuación se encuentra la
médula espinal, que discurre dentro de la espina dorsal y desde la que se ramifican los
nervios espinales. Los órganos de los sentidos, que captan los estímulos del medio exterior,
también se consideran parte del sistema nervioso.
Sistema hormonal
Lo componen las glándulas y las células productoras de hormonas, compuestos químicos que
secretan las glándulas y son vertidas a la sangre. Actúan de manera específica sobre órganos
diana, de manera que controlan y regulan las funciones de los mismos.
Sistema inmunitario
Los leucocitos que circulan por la sangre y por la linfa, los anticuerpos y las células infiltradas
en los tejidos constituyen el sistema inmunitario. Se encargan de la protección contra
patógenos y antígenos externos, a los que reconoce y elimina.