120 Solucionario

11

Solucionario

La utilización del alimento

PUNTO DE PARTIDA: Diferentes necesidades energéticas

Las necesidades energéticas de los deportistas y de los espectadores no son las mismas. Es evidente quelos deportistas necesitan más energía para desarrollar sus actividades. Un tenista, en plena actividad,consume 0,109 kcal/kg durante un minuto, mientras que los espectadores, que están sentados, consumen0,028 kcal/kg en el mismo tiempo.

a) ¿Por qué los atletas necesitan más energía que los espectadores?

b) ¿Qué tipo de alimentos debe predominar en la dieta de un atleta? ¿Por qué?

c) El número de inspiraciones por minuto que realiza una persona varía: es superior cuando está haciendoejercicio que cuando está en reposo. ¿Cuál es la causa?

a) Los atletas necesitan más energía que los espectadores debido al intenso ejercicio físico que realizan.

b) En la dieta de un atleta deben predominar los alimentos que aporten no solo la mayor cantidad de energíaposible, sino que esa energía pueda ser utilizada rápidamente. Los alimentos deben ser ricos en glúcidos,compuestos orgánicos con una función claramente energética. La oxidación de estos glúcidos,fundamentalmente el almidón, libera una gran cantidad de energía que puede ser utilizada rápidamente por elatleta.

c) La causa de que el número de inspiraciones por minuto varíe cuando se está haciendo ejercicio respecto delestado de reposo es la mayor demanda de oxígeno de las células; a mayor número de inspiraciones mayorcantidad de oxígeno entrará en los pulmones y mayor cantidad de oxígeno llegará a las células,fundamentalmente las musculares, responsables del movimiento realizado por las personas cuando estánhaciendo ejercicio físico.

1. Sabiendo que la fórmula de la glucosa es C6H12O6, representa la reacción global de la oxidación completa deuna molécula de glucosa.

C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + Energía

2. ¿Para qué necesitan los animales la energía obtenida de la combustión de los nutrientes?

En los animales, la energía aportada por los alimentos se utiliza para la realización de las funciones vitales:relación, nutrición y reproducción. Ejemplos concretos del gasto energético realizado por los animales son:

– Realización de un trabajo mecánico, por ejemplo la contracción de los músculos, para así permitir elmovimiento.

– Transmisión del impulso nervioso.

– Transporte de sustancias en el interior del organismo.

– Mantenimiento de la temperatura corporal, hecho fundamental en el caso de los animales homeotermos.

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3. ¿Qué nombre recibe cada una de las rutas catabólicas empleadas por los seres vivos para oxidar loscompuestos orgánicos y liberar la energía contenida en ellos?

Los seres vivos utilizan dos tipos diferentes de rutas catabólicas para oxidar los compuestos orgánicos y obtenercon ello la energía necesaria para las funciones vitales; tales rutas son: respiración celular y fermentación.

4. La dieta de un varón adulto de 70 kg a lo largo de un día ha sido: leche completa (200 g), bollos (70 g),aceite (29 g), pan blanco (50 g), pasta (350 g), pollo (240 g), naranjas (150 g), refrescos (200 g), verduras(200 g), huevos (50 g) y plátanos (80 g).

Sus actividades vitales a lo largo del mismo día se pueden agrupar en: dormir (480 min), aseo (20 min),actividades domésticas (90 min), bajar escaleras (3 min), conducir coche (120 min), estar sentado (450 min),caminar (30 min), estar de pie (120 min), subir escaleras (4 min), estar tumbado despierto (33 min) y jugar altenis (90 min).

a) ¿Se ajusta el aporte calórico de la dieta a las recomendaciones de la FAO-OMS?

b) ¿Qué actividad de las desarrolladas ha supuesto un mayor consumo de calorías?

c) ¿Existe desequilibrio entre las calorías aportadas y las consumidas? Si es así, propón alguna medida pararepararlo.

Lo primero que hay que hacer es calcular la cantidad de calorías aportadas por los alimentos que ha consumidoesta persona y luego cuántas ha gastado en las actividades realizadas.

CALORÍAS APORTADAS POR LOS ALIMENTOS CONSUMIDOS

Alimento Cálculo Aporte en kcal

Leche 200 · 0,66 132

Bollo 70 · 3,15 220,5

Aceite 29 · 8,9 258,1

Pan blanco 50 · 2,6 130

Pasta 350 · 3,7 1295

Pollo 240 · 2 480

Naranja 150 · 0,42 63

Refresco 200 · 0,48 96

Verdura 200 · 0,35 70

Huevo 50 · 1,6 80

Plátano 80 · 0,95 76

Total 2900,6

ACTIVIDADES REALIZADAS Y CONSUMO DE ENERGÍA

Actividad Cálculo Gasto en kcal

Dormir 480 · 70 · 0,018 604,8

Aseo 20 · 70 · 0,050 70

Actividades domésticas 90 · 70 · 0,056 352,8

Bajar escaleras 3 · 70 · 0,097 20,37

Conducir coche 120 · 70 · 0,043 361,2

Estar sentado 450 · 70 · 0,028 882

Caminar 30 · 70 · 0,063 132,3

Estar de pie 120 · 70 · 0,029 243,6

Subir escaleras 4 · 70 · 0,254 71,12

Tumbado despierto 33 · 70 · 0,023 53,13

Jugar al tenis 90 · 70 · 0,109 686,7

Total 3478,02

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a) Según la FAO-OMS, un varón adulto de 70 kg de peso necesitaría consumir más de 3000 kcal. La dieta de lapersona que se está estudiando no se ajusta a estas recomendaciones, ya que consume alimentos que leaportan un total de 2900,6 kcal.

b) De todas las actividades realizadas, la que consume una mayor cantidad de energía es estar sentado. Estandosentado ha consumido un total de 882 kcal. Esto es debido a que permanece mucho tiempo sentado, noporque el gasto calórico neto sea alto.

c) El desequilibrio entre la energía aportada (2900,6 kcal) y la consumida (3478,02 kcal) es muy pequeño. Hay undéficit de 577,42 kcal que no son aportadas. Se podría solucionar aumentando algo el aporte calórico.

5. ¿Cuáles son las características de las superficies de intercambio que favorecen el intercambio de gases?

Para que el intercambio de gases se realice de manera eficaz, la superficie respiratoria debe tener las siguientescaracterísticas:

– Paredes delgadas que favorezcan la difusión.

– Que se encuentre húmeda, ya que, tanto en los animales acuáticos como en los terrestres, el oxígeno y eldióxido de carbono se difunden a través de las superficies respiratorias después de disolverse en agua.

– Que esté revestida internamente por un gran número de vasos sanguíneos para facilitar el intercambio degases entre el exterior y el líquido de transporte.

6. Enumera las diferencias entre respiración celular y la respiración externa.

La respiración celular es un proceso catabólico que realizan todas las células, tanto las animales como lasvegetales, y que consiste en la oxidación de los compuestos orgánicos para la obtención de energía. Se requiereoxígeno procedente del exterior del organismo y se libera dióxido de carbono que debe ser eliminado. Esto implicaun continuo intercambio de gases entre las células y el medio externo.

En los animales, para que pueda tener lugar el intercambio de gases en todas las células que forman elorganismo, es necesario un sistema circulatorio que transporte el oxígeno y retire el dióxido de carbono. Elintercambio de estos gases entre el sistema circulatorio y el medio externo se produce en el sistema respiratorio,en un proceso denominado respiración externa.

7. ¿Por qué los platelmintos carecen de estructuras especializadas en el intercambio de gases?

Los platelmintos, junto con otros animales acuáticos poco evolucionados como las esponjas o los cnidarios, notienen estructuras especializadas en el intercambio de gases. El oxígeno, que se halla disuelto en el agua, seincorpora a las células exclusivamente por difusión, y se transporta de una célula a la otra por el mismo sistema. Eldióxido de carbono pasa desde las células al exterior por difusión.

8. ¿Qué características debe tener un animal para respirar a través de la piel?

La respiración cutánea es propia de animales que viven en ambientes acuáticos o muy húmedos, en los que elintercambio de gases se realiza a través de toda la superficie del cuerpo. Para que esto ocurra la piel tiene que serdelgada, estar constantemente húmeda y, además, bajo su superficie tener un gran número de capilaressanguíneos que faciliten el intercambio.

En general, los animales con este tipo de respiración son de pequeño tamaño, con una superficie externarelativamente grande en relación a su volumen y con necesidades de oxígeno bajas, ya que su actividadmetabólica es reducida.

9. ¿Qué es la quitina? ¿Para qué la utilizan los insectos?

– La quitina es un polisacárido de función estructural que se encuentra en la pared de las células de los hongosy en el exoesqueleto de los artrópodos.

– Los insectos son artrópodos que utilizan la quitina para formar el exoesqueleto y reforzar los tubos traquealesque forman parte de su aparato respiratorio, impidiendo de esta manera su aplastamiento.

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Solucionario 123

10. Explica el mecanismo de ventilación utilizado por los insectos.

Los insectos, y otros artrópodos terrestres, utilizan un sistema de respiración de tipo traqueal; el aire estransportado directamente a todas las células del organismo a través de un sistema de conductos denominadostráqueas. La renovación del aire en el interior de las tráqueas se denomina ventilación y se consigue mediantemovimientos de las paredes corporales o de los propios tubos traqueales.

Los insectos voladores necesitan renovar el aire rápidamente y para ello presentan en el sistema de ventilaciónuna adaptación consistente en unos pequeños sacos aéreos que se expanden y se contraen gracias a losmovimientos del cuerpo.

11. ¿Qué quiere decir que las branquias están muy vascularizadas?

Quiere decir que son órganos que se encuentran profusamente irrigados por un gran número de vasossanguíneos.

12. Utilizando el criterio de su situación, nombra los dos tipos de branquias que existen y explica las ventajas einconvenientes de cada uno de ellos.

Según su colocación, las branquias son de dos tipos: externas e internas. Las branquias externas, dada suposición, son fácilmente vulnerables a los depredadores, lo cual es un inconveniente, pero presentan una ventaja,no es necesario ningún sistema de ventilación, frente a las branquias internas que están más protegidas, pero querequieren de un sistema de ventilación que facilite la entrada de agua en el lugar donde se encuentran.

13. ¿En qué consiste el mecanismo de intercambio contracorriente?

El intercambio gaseoso en las branquias se realiza mediante un mecanismo llamado intercambio contracorriente;el agua circula sobre las laminillas branquiales en dirección contraria a como lo hace la sangre por el interior delos capilares sanguíneos. A medida que la sangre se desplaza por el capilar branquial capta cada vez másoxígeno, pero simultáneamente encuentra agua con concentraciones de oxígeno aún mayores debido a que elagua está comenzando a pasar por las branquias.

14. Diseño pulmonar.

A continuación, se representan 4 modelos de pulmón.

a) ¿Qué modelo representa el pulmón que realiza el intercambio de gases más eficazmente?

b) ¿Qué criterios has utilizado para llegar a esta conclusión?

a) El modelo de pulmón que realiza con mayor eficacia el intercambio de gases es el que presenta su superficierugosa, fina y húmeda.

b) Una superficie de intercambio rugosa frente a una lisa es una clara ventaja, pues la rugosa tiene mayorsuperficie por donde atraviesan los gases, el oxigeno procedente del exterior y el dióxido de carbonoprocedente de las células. Si la superficie es fina, los gases tendrán mayor facilidad para atravesarla que si esgruesa y, por último, es necesario que esté húmeda, ya que los gases atraviesan la membrana respiratoriadisueltos en agua.

A B C D

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15. ¿Por qué las plantas no necesitan un aparato respiratorio como el de los animales?

Las plantas no necesitan un aparato respiratorio como el que tienen los animales debido a las particularidadesque los vegetales presentan:

– La necesidad de oxígeno de las plantas es menor que la de los animales, ya que su tasa metabólica es másbaja.

– Los tejidos vegetales se encuentran relativamente cerca del exterior, y aquellos que se encuentran en el interiordel tallo o de la raíz están formados por células muertas.

– Entre las células que forman los tejidos existen numerosos espacios intercelulares a través de los cuáles losgases difunden libremente.

16. ¿Es cierto que las plantas durante la noche consumen O2 y producen CO2, y durante el día también? Razonala respuesta.

La respuesta es afirmativa. Todas las células de un vegetal, ya sean fotosintéticas o no, necesitan energía, que laobtienen de la oxidación de los compuestos orgánicos. Este proceso de oxidación es universal, se denominarespiración celular, se consume oxígeno y se produce dióxido de carbono, independientemente de que sea de díao de noche.

17. ¿Qué otras funciones desarrolla el sistema excretor además de la eliminación de productos de desechoprocedentes del catabolismo celular?

En los organismos pluricelulares el sistema excretor, además de eliminar los productos de desecho procedentesdel metabolismo celular, regula el volumen de los líquidos del organismo y mantiene la composición yconcentración del medio interno. Estas funciones, que permiten a los organismos mantener en equilibrio su mediointerno, se conocen en conjunto con el nombre de homeostasis.

18. ¿De qué compuestos orgánicos proceden los productos nitrogenados producidos durante el catabolismocelular?

Proceden de las proteínas y de los ácidos nucleicos, que son los compuestos orgánicos que llevan en sucomposición nitrógeno.

19. ¿Qué ventajas tienen los animales uricotélicos frente a los ureotélicos?

Los uricotélicos excretan los derivados del nitrógeno en forma de ácido úrico, mientras que los ureotélicos lo hacenen forma de urea. Aunque ambos compuestos se eliminan disueltos en agua, el ácido úrico es una sustancia muypoco soluble y se excreta en forma de una pasta semisólida, lo que supone un ahorro considerable de agua,frente a la mayor cantidad de agua necesaria para eliminar la urea. Además de suponer un ahorro de agua, elácido úrico es un compuesto de baja toxicidad, lo cual permite su acumulación sin causar graves daños al animal;esto es importante en los animales ovíparos terrestres, que durante su desarrollo embrionario acumulan losdesechos en el interior del huevo.

20. ¿Cómo se llama la unidad funcional que forma parte de los riñones?

Se llama nefrona.

21. Nombra las partes que integran la nefrona y explica en qué zona del riñón se encuentran localizadas.

Las partes de la nefrona son: cápsula de Bowman, túbulo contorneado proximal, asa de Henle, túbulocontorneado distal y túbulo colector.

La cápsula de Bowman, los túbulos contorneados proximal y distal se encuentran en la corteza renal, mientras queel asa de Henle y el túbulo colector se localizan en la médula renal.

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22. El filtrado glomerular está formado por las siguientes sustancias: agua, sales minerales, glucosa,aminoácidos, vitaminas, urea, ácido úrico y proteínas de bajo peso molecular. ¿Cuáles de ellas sonsustancias de desecho y cuáles son aprovechables?

Son sustancias de desecho: urea y ácido úrico. Son sustancias aprovechables: agua, sales minerales, glucosa,aminoácidos, vitaminas y proteínas de bajo peso molecular.

23. ¿Por qué es importante la etapa de secreción?

La formación de la orina en los vertebrados consta de tres etapas: filtración, reabsorción y secreción. La secreciónes un proceso por el que algunas sustancias pasan, por difusión o bien por transporte activo, desde los capilaresque rodean la nefrona al interior de esta, especialmente al interior del túbulo distal. Esta secreción tieneimportancia en el mantenimiento de la concentración de algunos iones, concretamente del H+ y del K+.

24. ¿Por qué la formación de la orina es un proceso que consume gran cantidad de energía?

Una parte de las sustancias que pasan desde los túbulos de la nefrona a la sangre lo hace mediante transporteactivo, que es un proceso de transporte de sustancias a través de una membrana que consume energía.

25. ¿Cuáles son las sustancias líquidas excretadas por las plantas?

Las plantas excretan sustancias gaseosas, líquidas y sólidas. Entre las líquidas se encuentran: aceites esenciales,resinas y látex.

26. ¿Qué características presentan los vegetales para que la excreción se realice de forma distinta a la de losanimales?

En comparación con los animales, la excreción vegetal presenta características propias:

– Los vegetales no tienen estructuras especializadas en la excreción.

– Su tasa metabólica es menor, por tanto, producen menos sustancias de desecho, y, además, algunas de ellasse emplean en los procesos anabólicos: concretamente el agua y el dióxido de carbono se emplean en lafotosíntesis, mientras que los productos nitrogenados son utilizados en la síntesis de proteínas.

– No todos los productos de desecho son eliminados al exterior; una parte de ellos se almacena en vacuolas obien en los espacios intercelulares.

27. ¿Por qué los vegetales producen menor cantidad de sustancias de desecho que los animales?

Por que su tasa metabólica es menor, por tanto, producen menos sustancias de desecho, y, además, algunas deellas se emplean en los procesos anabólicos: concretamente, el agua y el dióxido de carbono se emplean en lafotosíntesis, mientras que los productos nitrogenados son utilizados en la síntesis de proteínas.

28. Sabiendo que en condiciones de reposo la cantidad de aire que entra en los pulmones es de 0,5 litros, ¿quécantidad de aire por minuto se intercambia cuando la persona se halla en reposo?

La respuesta dependerá del número de inspiraciones que haya realizado la persona. La cantidad de aire inspiradaen un minuto será la resultante de multiplicar 0,5 litros por el número de inspiraciones realizadas en un minuto.

29. ¿Para qué se utiliza, fundamentalmente, el oxígeno que se incorpora al organismo con el aire atmosférico?

El oxígeno lo utilizan en la oxidación de los compuestos orgánicos con objeto de liberar la energía en elloscontenida. Este proceso de liberación de energía se denomina respiración celular, se realiza en el hialoplasma yen las mitocondrias y a partir de una molécula de glucosa se obtienen 686 kcal.

30. ¿Cuál es la causa de que se incremente la ventilación pulmonar con la actividad física?

La mayor demanda de oxígeno por parte de las células musculares y la necesidad de eliminar el dióxido decarbono formado durante la respiración celular.

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31. ¿Por qué razón la ventilación pulmonar se incrementa con la altitud?

En zonas de elevada altitud la concentración de oxígeno disminuye y hay que incrementar la ventilación paracubrir las necesidades de oxígeno que tiene el organismo.

32. Observamos que con el ejercicio no solo aumenta la frecuencia respiratoria, sino que también lo hace elritmo cardíaco, ¿por qué?

Durante el ejercicio físico se incrementa la demanda de oxígeno, que llega hasta las células musculares a travésde la sangre. Si se incrementa el ejercicio se incrementará no solo la frecuencia respiratoria, sino también el ritmocardíaco, para llevar mayor cantidad de sangre a los músculos y con ello mayores cantidades de oxígeno quecubran las necesidades de las células musculares.

De síntesis

33. Nombra las funciones vitales que son posibles gracias a la energía desprendida de la oxidación de losnutrientes. Incorpóralas al mapa conceptual donde corresponda.

Las funciones vitales que debe incorporar el alumno son tres: función de nutrición, de relación y de reproducción.

34. Completa el mapa conceptual con las sustancias nitrogenadas que excretan los animales.

35. Añade las diferentes formas por las que el agua puede ser expulsada al exterior.

36. Completa el resumen añadiendo en el lugar que corresponde la unidad fisiológica que forma el riñón yrealiza su descripción anatómica.

La unidad fisiológica y anatómica del riñón es la nefrona y desde el punto de vista anatómico está formada por:

– Cápsula de Bowman. Constituida por una doble pared de células epiteliales que rodea un conjunto de capilaressanguíneos denominado glomérulo de Malpighi. El conjunto de ambos se denomina corpúsculo de Malpighi.

– Túbulo contorneado proximal. Localizado en la zona cortical del riñón, se halla a continuación de la cápsula deBowman.

– Asa de Henle. Es la continuación del túbulo contorneado proximal. Penetra hacia el interior de la zona medulardel riñón y en ella se distinguen dos partes: la rama descendente y la ascendente.

– Túbulo contorneado distal. Localizado en la zona cortical del riñón, desemboca en el túbulo colector.

AMONÍACO

ÁCIDO ÚRICO

UREA

comoSUSTANCIAS NITROGENADAS

ORINA

SUDOR

TRANSPIRACIÓN

VAPOR

es expulsada porDIGESTIÓN

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Cuestiones breves

37. Indica las diferencias entre respiración celular y fermentación.

Los seres vivos emplean dos tipos diferentes de rutas catabólicas para degradar los compuestos orgánicos yobtener energía: la respiración celular, que es un proceso aerobio en el que se libera gran cantidad de energía, yla fermentación, proceso anaerobio en el que se libera poca energía.

38. ¿Por qué razón la superficie respiratoria de los animales tiene que estar siempre húmeda? ¿Qué pasaría sino lo estuviese?

– La superficie respiratoria se tiene que mantener húmeda, ya que el oxígeno y el dióxido de carbono laatraviesan disueltos en agua.

– Si no estuviese húmeda se producirían problemas en el intercambio de gases al no poder ser atravesada por eloxígeno o por el dióxido de carbono.

39. ¿Cómo se consigue la renovación del aire en el interior de las tráqueas de los insectos voladores?

Los insectos voladores requieren mucho oxígeno, ya que el trabajo mecánico realizado para volar consumegrandes cantidades de oxígeno. Para permitir que el aire se renueve de forma rápida tienen en las tráqueas unospequeños sacos elásticos que se expanden y se contraen gracias a los movimientos del cuerpo.

40. ¿Qué son las branquias? ¿En qué grupos de animales se localizan?

Las branquias son unas estructuras mediante las cuales respiran muchos animales acuáticos, entre los que seencuentran: algunos anélidos, moluscos acuáticos, crustáceos, peces y larvas de anfibios e insectos. Se trata deprolongaciones de la superficie corporal que se hallan fuertemente vascularizadas y donde se realiza elintercambio de gases.

41. ¿Qué ventajas adaptativas tiene el pulmón de las aves?

Las aves voladoras tienen tasas metabólicas muy elevadas y por tanto requieren grandes cantidades de oxígenopara mantenerse activas. Como consecuencia de esta mayor necesidad de oxígeno han desarrollado en lospulmones unas adaptaciones para hacerlo posible; se trata de unas extensiones de sus pulmones denominadassacos aéreos. Los sacos aéreos se extienden por todo el cuerpo, llegando, incluso, a introducirse en el interior dealgunos huesos, consiguiendo con ello una reducción del peso del animal que le facilita el vuelo. Los sacosaéreos actúan como fuelles llevando aire a los pulmones.

42. ¿La existencia de un sistema respiratorio traqueal es compatible con animales de gran tamaño? Razona larespuesta.

No es compatible. La respiración traqueal, propia de muchos insectos, es posible gracias a la existencia de lastráqueas, tubos recubiertos de una estructura quitinosa que se ramifican por el interior del cuerpo parra llevar eloxígeno a todas y cada una de las células. Esta densa red de tráqueas puede llegar a representar hasta un 50%de la masa corporal del animal. A mayor tamaño del animal, mayor extensión, volumen y peso tendría el conjuntode las tráqueas, lo que significaría para al animal un grave impedimento para su movilidad.

43. ¿Cuál es la razón por la que los tiburones están moviéndose continuamente?

Los tiburones son peces cartilaginosos que carecen de un sistema de ventilación, de ahí que deban moversecontinuamente para el agua circule por las branquias. El agua entra por los espiráculos, pasa por las branquias ysale por las hendiduras branquiales situadas a ambos lados de la cabeza.

44. Las células vegetales, ¿obtienen energía por medio de la respiración celular? Razona la respuesta.

La respuesta es afirmativa. Todas las células, tanto las vegetales como las animales, obtienen energía por mediode la respiración celular. La respiración es un proceso universal utilizado por todas las células para obtener energíaquímica a partir de la materia orgánica, proceso que se lleva a cabo en el hialoplasma y en las mitocondrias ynecesita la presencia de oxígeno.

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45. ¿Es peligroso dormir en una habitación con plantas? Razona la respuesta.

No. Las plantas, como todos los organismos vivos, durante la respiración celular consumen oxígeno y liberandióxido de carbono como producto de desecho del metabolismo celular. Sería igual de peligroso dormir rodeadode plantas como rodeado de personas. En el caso de lugares pequeños y de una gran acumulación de plantas ode personas es recomendable ventilar para que el dióxido de carbono se disipe y entre aire para renovar eloxígeno.

De aplicación y relación

46. Con respecto a la regulación de la temperatura, los animales se clasifican en homeotermos ypoiquilotermos.

a) Nombra algún animal que sea homeotermo y alguno que sea poiquilotermo.

b) ¿Cuál de los dos grupos es el que mantiene constante su temperatura interna?

c) ¿De dónde se obtiene la energía necesaria para el mantenimiento de la temperatura interna? Describebrevemente el proceso metabólico del que se obtiene la energía necesaria para ese mantenimiento.

a) Por ejemplo, todos los mamíferos son animales homeotermos. Las aves son también animales homeotermos, por ejemplo, los pingüinos. Animales poiquilotermos son todos los reptiles.

b) Los homeotermos son los que mantienen su temperatura interna constante.

c) La energía para el mantenimiento del calor la obtienen de la oxidación de los compuestos orgánicos. El procesometabólico se denomina respiración celular, se realiza en el hialoplasma y en las mitocondrias y a partir de unmol de glucosa se obtiene agua, dióxido de carbono y energía (686 kcal).

En relación con las reacciones de oxidación a las que son sometidas los compuestos orgánicos, contesta alas siguientes cuestiones.

a) ¿En qué lugar concreto de las células se realizan estas reacciones?

b) ¿Toda la energía liberada es energía útil para la realización de las actividades vitales?

a) Los alimentos son sustancias químicas complejas que se transforman en otras más sencillas, los nutrientes,que se oxidan en las mitocondrias.

b) Una parte de la energía liberada se almacena en forma de ATP, que será utilizada en la realización de lasfunciones vitales, mientras que otra parte se disipa en forma de calor.

48. En los animales menos evolucionados el intercambio de gases se realiza mediante un mecanismo dedifusión.

a) ¿Qué es la difusión?

b) ¿Por qué razón este mecanismo de difusión no puede ser utilizado por los animales más evolucionados?

c) ¿Qué diferentes modalidades de respiración utilizan estos animales? ¿Cuál de ellas es la más eficaz?

a) La difusión es un mecanismo de transporte de moléculas pequeñas a través de la membrana plasmática. Lamembrana plasmática se comporta como una membrana permeable para moléculas pequeñas, que atraviesanlibremente desde el lado de mayor concentración hacia el de menor. Es un mecanismo que no consumeenergía.

b) En los animales poco evolucionados es posible que el intercambio de gases se realice mediante difusión,debido a que la mayor parte de sus células se encuentran en contacto directo con el medio externo del quetoman oxígeno y ceden dióxido de carbono. Los más evolucionados tienen un mayor tamaño y son mucho máscomplejos, estando la mayor parte de sus células alejadas del medio externo, requiriendo entonces un sistemade intercambio de gases especializado.

c) Los animales más evolucionados utilizan alguna de estas cuatro modalidades: cutánea, traqueal, branquial ypulmonar. De todas ellas, la más eficaz en los medios acuáticos es la branquial, y en los medios aéreos lo es la pulmonar.

47.

PAU

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49. El dibujo muestra una estructura anatómica característica de ungrupo de animales muy extendido en la naturaleza. Observaatentamente dicha estructura y contesta a las siguientescuestiones:

a) ¿Cómo se denomina? Señala mediante flechas los elementosmás característicos que forman parte de ella.

b) ¿Qué utilidad biológica tiene? ¿En qué grupos de animales estápresente?

a) La estructura representada en la imagen es una tráquea.

b) Las tráqueas son tubos reforzados con quitina que forman una densa red de conductos. Permiten que eloxígeno llegue de forma directa hasta todas y cada una de las células que forman el organismo. Es un sistemade intercambio de gases característico de insectos, arácnidos y miriápodos.

50. Uno de los sistemas más utilizados para el intercambio de gases en los ambientes acuáticos son lasbranquias. ¿Qué tipos de branquias existen? ¿Qué ventajas e inconvenientes presentan los distintos tipos debranquias?

– Según la forma que tienen las branquias se clasifican en: filamentosas, laminares y arborescentes.

– Según la posición que ocupan en el cuerpo, son de dos tipos: externas e internas.

Las externas presentan algunos inconvenientes frente a las internas. Las externas, debido precisamente a suposición exterior, sufren con facilidad lesiones, entorpecen la locomoción y obligan al animal a realizar continuosmovimientos, ya que no tienen ningún mecanismo de ventilación.

Las internas, al encontrarse alojadas en el interior del animal, son menos vulnerables, no dificultan el movimientodel animal y, además, en la mayoría de los casos, poseen mecanismos de ventilación.

51. Para realizar el intercambio de gases es necesario que el aire o el agua circule por el interior de losconductos del aparato respiratorio.

a) ¿Cómo se denomina el proceso de renovación del aire o del agua en estos conductos?

b) En relación con los mecanismos de renovación, completa la siguiente tabla de datos:

a) El oxígeno que necesita un organismo se encuentra en el agua o en el aire; por tanto, el agua o el aire debenestar en contacto con las superficies respiratorias, lo que en la mayoría de los organismos se realiza gracias alos mecanismos de ventilación.

CO2

O2

Espiráculo

Tráquea

Traqueolas

CO2

O2

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b)

52. Existen algunos animales que combinan al mismo tiempo más de una modalidad de intercambio de gases.

a) ¿De qué animales se trata?

b) ¿Qué modalidades de intercambio de gases utilizan?

c) ¿Por qué lo hacen así?

a) Se trata de los anfibios.

b) Utilizan fundamentalmente la respiración pulmonar, pero al ser insuficiente la complementan con unarespiración cutánea.

c) Con una sola modalidad no cubren totalmente sus necesidades de oxígeno.

53. El dibujo muestra la estructura anatómica de una nefrona. Nombra los componentes estructurales de estanefrona y, en relación con la formación de orina, explica lo que ocurre en cada una de las zonas nombradas.

En la cápsula de Bowman se produce la filtración glomerular: agua, sales minerales, glucosa, aminoácidos,vitaminas, urea, ácido úrico y proteínas de bajo peso molecular pasan al interior de la nefrona.

En los túbulos, contorneado proximal, distal y en el asa de Henle se realiza la reabsorción de aquellos compuestosque tienen utilidad. Estos compuestos pasan de nuevo a la sangre gracias a la red de capilares sanguíneos querodea la nefrona.

Al interior del túbulo contorneado distal se incorporan mediante un proceso de secreción algunos iones como elH+ o el K+. De esta manera la concentración de estos iones se mantiene constante.

El túbulo colector conduce la orina hasta los uréteres.

De profundización

Normalmente, una persona filtra a través de los riñones una cantidad de líquido que se puede cifrar en unos180 litros diarios; sin embargo, la cantidad de orina excretada oscila alrededor de un litro diario. ¿Qué ocurreen los riñones para que a partir de 180 litros de filtrado se obtenga un litro de orina? Razona la respuesta.

Solo se elimina un litro de líquido en forma de orina, ya que los otros 179 litros de líquido que se han filtrado en lascápsulas de Bowman se reabsorben en los túbulos de la nefrona y pasan nuevamente a la sangre.

54.

ANIMAL MODALIDAD DE RESPIRACIÓN MECANISMO DE RENOVACIÓN DEL AIRE O DEL AGUA

Insectos voladores TraquealMovimientos de las paredes corporales o de los propiostubos traqueales

Anélidos Cutánea Carecen de este mecanismo

Peces óseos Branquial Movimientos del opérculo

Peces cartilaginosos BranquialCarecen de mecanismos de ventilación y deben estarmoviéndose constantemente

Mamíferos Pulmonar Contracción y relajación de la caja torácica

Aves Pulmonar Mediante sacos aéreos que actúan como fuelles

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Solucionario 131

55. El emperador Carlos V estuvo afectado de gota. Busca información sobre esta enfermedad y contesta:

a) ¿Cuál es su causa?

b) ¿Por qué se decía de esta enfermedad que era propia de personas ricas?

a) La gota es una enfermedad causada por una alteración del metabolismo del ácido úrico producido en ladegradación de las proteínas; se acumula en la sangre y produce dolores articulares intensos, localizadosfrecuentemente en el dedo gordo del pie, aunque a veces puede situarse en el tobillo, la rodilla, la cadera, elhombro, la muñeca o el codo. Cuando se transforma en una enfermedad crónica se producen en el riñóncálculos de ácido úrico, lo que da lugar a la nefropatía úrica.

b) En época de Carlos V se decía que era una enfermedad de personas ricas, ya que se producíafundamentalmente entre personas que consumían grandes cantidades de carne o de mariscos, alimentos quepor aquel entonces solo se los podían permitir las personas con más recursos económicos.

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