PARTE I El organismo humano en acción - ABC · 2009-03-12 · Los chi cos es ta ban más que con...

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El organismo humano en acción PARTE I ¿Qué es un sistema? ¿Por qué respiramos más rápido cuando corremos? ¿Por qué cuando dejamos de correr volvemos a respirar normalmente? ¿Cómo entra y sale aire por la nariz y la boca? ¿Cómo y dónde ocurre la transformación de los alimentos? ¿Qué materiales entran y cuáles salen del cuerpo? ¿Cómo se explica la diferencia entre la composición de los alimentos y la composición de la caca? ¿Cómo se vería un auto con “anteojos de ver sistemas”? ¿Es posible estudiar una canasta como un sistema? Entrada, transformación y salida de materia CAPÍTULO 2

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El organismo humano en acciónPARTE I

¿Qué es un sistema?¿Por qué respiramos

más rápido cuando

corremos?

¿Por qué cuando dejamos

de correr volvemos a

respirar normalmente?

¿Cómo entra

y sale aire

por la nariz

y la boca?

¿Cómo y dónde ocurre la

transformación de los alimentos?

¿Qué materiales

entran y cuáles

salen del cuerpo?

¿Cómo se explica la diferencia

entre la composición

de los alimentos y la

composición de la caca?

¿Cómo se vería un auto

con “anteojos de ver sistemas”?

¿Es posible

estudiar una

canasta

como un sistema?

4141

Entrada, transformacióny salida de materia C

APÍ

TULO 2

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Sistemas en Ciencias Naturales

¿Qué es un sistema?

¿Es posible estudiar la canasta como un sistema?

¿Cómo se vería un auto con “anteojos de ver sistemas”?

El con cep to sis te ma es muy im por tan te en las Cien cias Na tu ra les. Pa ra co men zar su

es tu dio lean el si guien te re la to:

Un día de paseoLa fa mi lia de Pe dro y Ale jan dra dis fru tan de pa seos que rea li zan los días de sol.

Un vier nes por la tar de Pe dro es cu cha ba con aten ción el pro nós ti co del tiem po pa ra el fin

de se ma na. Las con di cio nes eran in me jo ra bles: sol ra dian te, cie lo sin nu bes y una tem pe ra tu-

ra apro xi ma da a los 25 º C. Pe dro no per dió el tiem po y en se gui da pla ni fi có un día de pa seo.

Lla mó a Ale jan dra y le pi dió que pre pa ra ra to do lo ne ce sa rio. Mien tras ella lo ha cía, Pe dro

se en car gó de po ner el au to en con di cio nes. Pri me ro, pa só por el me cá ni co y lo hi zo re vi sar.

En con tró que te nía las go mas de lan te ras un po co ba jas y les agre gó ai re. Co mo sa bía que del

ca ño de es ca pe sa lía de ma sia do hu mo, cam bió el acei te del mo tor. Re vi só la ba te ría, los fre nos

y la elec tri ci dad. Por suer te to do es ta ba en or den.

Fi nal men te lle gó el sá ba do. Pe dro y Ale jan dra se le van ta ron tem pra no. Lue go de un de sa-

yu no rá pi do des per ta ron a sus hi jos. Mien tras los chi cos to ma ban el de sa yu no, Ale jan dra se

en car gó de co lo car to do en la ca nas ta: sánd wi ches pa ra el al muer zo, fru ta pa ra el pos tre, ga lle-

ti tas dul ces pa ra el via je y el equi po de ma te. Lle nó el ter mo con agua ca lien te y lo co lo có en

la ca nas ta jun to con la yer ba y el azú car. Tam bién pu so en la ca nas ta cu bier tos, ser vi lle tas de

pa pel, un man tel, va si tos plás ti cos y bol sas de re si duos. En la he la de ri ta co lo có hie lo y be bi das.

Mien tras tan to, Pe dro bus có en el gal pón al gu nas si llas, la me sa ple ga ble y un pe que ño

equi po de mú si ca.

Fi na li za dos los pre pa ra ti vos, Pe dro aco mo dó to das las co sas en el au to; su bie ron y co men-

zó el via je.

Los chi cos es ta ban más que con ten tos, can ta ban e in ven ta ban jue gos con los car te les

in di ca do res de la ru ta. De vez en cuan do pe dían a su pa dre que to ca ra la bo ci na pa ra sa lu dar a

los au tos que pa sa ban. Mien tras tan to Pe dro y Ale jan dra con ver sa ban y to ma ban ma te.

A mi tad del via je, se de tu vie ron en una es ta ción de ser vi cio pa ra car gar com bus ti ble. Nue-

va men te en la ru ta, los chi cos qui sie ron es cu char la mú si ca de su gru po fa vo ri to.

En tre to dos eli gie ron el lu gar pa ra pa sar el día. Cuan do lle ga ron, ba ja ron las co sas del au to

dis pues tos a dis fru tar. Co mie ron, se di vir tie ron, to ma ron sol, ju ga ron a la pe lo ta y die ron un

pa seo en bi ci.

Al caer la tar de jun ta ron y guar da ron nue va men te to do en el baúl del au to. Ale jan dra ha bía

co lo ca do en va rias bol sas los re si duos del día pa ra ti rar los a la ba su ra cuan do lle ga ran a su

ca sa. En una de las bol sas co lo có las cás ca ras de la fru ta, la yer ba usa da del ma te y al gu nos

res tos de co mi da. En otra, los va sos plás ti cos, las ser vi lle tas, los en vol to rios de las ga lle ti tas y

las bo te llas de ga seo sa va cías.

Cuan do to do es tu vo en su lu gar em pren die ron el via je de re gre so. Du ran te la vuel ta, el

si len cio acom pa ñó a la fa mi lia. Los chi cos, ren di dos por el can san cio, se dur mie ron. Só lo se

es cu cha ban de vez en cuan do las vo ces de Pe dro y Ale jan dra que co men ta ban lo bien que

ha bían pa sa do ese día al ai re li bre.

Actividades

❚ Relean el texto “Un día de paseo” y aíslen mentalmente el auto de lo que ocurre a su alrededor. Para lograrlo hagan una lista de las cosas y personas que ingresan en él, otra lista de las que salen, y una tercera de las actividades que allí dentro se desarrollan. No olviden leer atentamente el texto para no dejar pasar ningún detalle del relato.Con la misma consigna anterior, aíslen mentalmente el aula.

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Un sistema: el autoSi del re la to an te rior se ex traen to das las ex pre sio nes re la cio na das con el au to, es po si ble

ima gi nar lo co mo “se pa ra do” o ais la do de to do lo que su ce de a su al re de dor. En Cien cias Na tu-

ra les, mu chas ve ces es pre ci so ima gi nar o ais lar men tal men te un ob je to o un con jun to de

ellos de su en tor no pa ra po der es tu diar có mo es tá com pues to o có mo fun cio na. Se de no mi na

sis te ma el re cor te ima gi na rio de la rea li dad que se ha ce cuan do se quie re es tu diar la com po-

si ción y el fun cio na mien to de un ob je to o un con jun to de ellos. Tam bién se lo de fi ne co mo un

con jun to de es truc tu ras re la cio na das y or ga ni za das en tre sí.

Actividades

❚ Analicen una cartuchera como un sistema…- ¿Cuál es su composición?- ¿Qué tipo de límites tiene?- Si la cartuchera se encuentra dentro de una mochila… ¿cuál de ellas puede ser estudiada como un sistema y cuál como un subsistema?❚ Ahora analicen el aula como sistema…- ¿Cómo está compuesta?- ¿Cuáles son sus límites?- ¿Qué subsistemas pueden aislarse para su estudio?

Un auto está constituido por variadas partes: el motor, el habitáculo, el chasis, etcétera. Cada una de ellas está compuesta por piezas.

Para comenzar a estudiar el auto como un sistema, es necesario imaginarlo aislado del entorno.

La composición de los sistemas

El mo tor de un au to es tá con for ma do por los ci lin dros, el ci güe ñal, las bie las, las ta pas, el car-

bu ra dor, sen so res, vál vu las, acei te lu bri can te, com bus ti ble y ai re. El ha bi tá cu lo, por los asien tos,

el pi so, las puer tas, las ven ta ni llas, el vo lan te, la con so la y la guan te ra, en tre otros com po nen tes.

Tan to el mo tor co mo el ha bi tá cu lo pue den con si de rar se sis te mas. En ese ca so, co mo for-

man par te de un sis te ma ma yor, el au to, se de no mi nan sub sis te mas.

Ade más, se pue de con si de rar que un au to for ma par te de un sis te ma ma yor. Por ejem plo,

el sis te ma in te gra do por to dos los au tos de la mis ma mar ca, o por to dos los au tos del mis mo

co lor, o por to dos los au tos del ba rrio.

Por es te mo ti vo, re sul ta ne ce sa rio mar car los lí mi tes del sis te ma en es tu dio. Es tos lí mi tes

pue den ser rea les o ima gi na rios y son de ter mi na dos por la per so na que es tu dia el sis te ma.

En el ca so del au to mó vil, los lí mi tes son rea les. Las su per fi cies de me tal y de vi drio per mi ten

se pa rar el au to del en tor no.

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consiste en el estudio de

Dinámica de un sistema

pued

en se

r

de

flujos

entradas

circulación

salidas

intercambios transforma-ciones

materiales

energía

información

Dinámica de los sistemasAsí co mo pa ra es tu diar los sis te mas se to ma en cuen ta su com po si ción o es truc tu ra, tam bién

es muy im por tan te ana li zar su fun cio na mien to o di ná mi ca. Pa ra es te ti po de es tu dio es ne ce sa rio

con si de rar có mo se re la cio na el sis te ma con el en tor no. Por ejem plo, es ne ce sa rio es tu diar qué

ti pos de ma te ria les y de ener gía in gre san en el sis te ma, y cuá les sa len de allí. Ade más, es pre ci so

ana li zar có mo se re la cio nan los com po nen tes en tre sí y qué trans for ma cio nes ocu rren.

Cla si fi ca ción de los sis te masLa di ver si dad de sis te mas en es tu dio pue den ser cla si fi ca dos en abier tos, ce rra dos o ais la dos.

Un sis te ma es abier to cuan do in ter cam bia ma te ria y ener gía con su en tor no. El au to es

un sis te ma abier to por que su fun cio na mien to de pen de de la en tra da y la sa li da de ma te ria les

y de ener gía.

Cuan do el sis te ma só lo in ter cam bia ener gía con el me dio, se lo con si de ra ce rra do. Por

ejem plo, las bo te llas de ga seo sa que lle va la fa mi lia al pa seo. Aun que las bo te llas se man ten-

gan en la he la de ra por tá til, lue go de un de ter mi na do tiem po la be bi da no se man ten drá fres ca.

Mien tras las bo te llas per ma nez can ce rra das y sin ser uti li za das, só lo in ter cam bian ener gía con

el me dio.

Si el sis te ma no in ter cam bia ma te ria ni ener gía con el me dio, se lo con si de ra ais la do. Ape nas

co lo ca da el agua en el ter mo, és te muy bien ce rra do y du ran te un cor to pe río do, la tem pe ra tu ra

y la can ti dad del lí qui do se con ser va in de pen dien te men te del me dio ex ter no. Un ter mo con agua

ca lien te no es un ejem plo de sis te ma ais la do per ma nen te men te. La va ria ción en la can ti dad de

agua in tro du ci da y en su tem pe ra tu ra de pen de de con di cio nes co mo la ca li dad de los ma te ria les

con los que es tá cons trui do el re ci pien te y el tiem po que per ma ne ce el lí qui do den tro de él.

Estas imágenes representan tipos de sistemas y sus respectivos intercambios con el medio.

En los ter mos que se uti li zan ha bi tual-men te, siem pre se pro du ce in ter cam bio de ener gía y de ma te ria con el me dio.

Actividades

❚ Revisen la actividad propuesta en la página 42. De las listas que elaboraron, subrayen aquellas palabras que designan cosas materiales y dejen sin subrayar las que nombran formas de energía. Si en las listas no encuentran formas de energía, piensen en algunas que respondan la consigna y completen la enumeración. Dibujen el auto del relato e indiquen con flechas la entrada y la salida de materiales y de energía.

Sistema abierto

Sistema aislado

Sistema cerrado

entrada

de materiales

y de energía

entrada

de energía

salida

de materiales

y de energía

salida

de energía

consiste en el estudio de

Estructura de un sistema

pueden ser

límites

reales

imaginarios

tales como

componentes

materiales

energía

información

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Equilibrio en los sistemasSi con ti núan ima gi nan do el fi nal del día de pa seo de la fa mi lia de Pe dro y Ale jan dra, es pro-

ba ble que pien sen que, al lle gar a su ca sa, ba ja ron del au to to do lo que lle va ron.

Po ner el co che “en con di cio nes” exi gió a la fa mi lia del apor te de ener gía. La ener gía que

in gre só en el sis te ma au to du ran te su aseo rees ta ble ció su es ta do de equi li brio. Si no hu bie-

ra in gre sa do ener gía en el au to y hu bie ra que da do su cio y de sor de na do, el sis te ma man te nía

su es ta do de de se qui li brio.

Regulación en los sistemasPara que un au to fun cio ne co rrec ta men te, las par tes que lo com po nen de ben es tar en

per fec to es ta do. Una fa lla, por mí ni ma que sea, al te ra su fun cio na mien to. En otras pa la bras, el

sis te ma se de se qui li bra.

Otros sis te mas, en cam bio, pue den rees ta ble cer por sí so los el equi li brio per di do. En esos

ca sos, se di ce que los sis te mas se au to rre gu lan o au to con tro lan por que su fun cio na mien-

to de pen de de un agen te que lo cons ti tu ye.

Un sistema automático: el inodoroEl ciclo de pro ce sos que ocu rre den tro del de pó si to del ino do ro se re pi te una y otra vez y

en un or den pro gra ma do. La cau sa siem pre pre ce de al efec to, nun ca lo si gue.

Cuan do el de pó si to fun cio na ade cua da men te, el ci clo de pro ce sos tien de a man te ner lo lle no

y en equi li brio. El agua re gu la el fun cio na mien to del dis po si ti vo y el flo tan te ac túa co mo el com po-

nen te que re-equi li bra del sis te ma. Por eso se di ce que el fun cio na mien to es au to má ti co.

Sin em bar go, si no in gre sa agua en el sis te ma, el ino do ro no se “adap ta” uti li zan do otro

ma te rial a dis po si ción. Asi mis mo, si el agua ser vi da no pue de sa lir del sis te ma, tam po co fun-

cio na. Lo mis mo ocu rre si se rom pe al gu na de las pie zas que lo com po nen. Un ino do ro no

cuen ta con dis po si ti vos que re pa ren des per fec tos ni reem pla cen pie zas ro tas.

Actividades❚ ¿Cómo funciona el depósito de agua de un inodoro?

Si en el baño de sus casas tienen un inodoro “con mochila”, levanten la tapa con mucho cuidado y apóyenla en un lugar seguro. Observen cómo está compuesto el dispositivo y compárenlo con el dibujado. Aprieten el botón y observen la serie de fenómenos que ocurren hasta que vuelve a llenarse. Registren en orden cada uno de los procesos.¿Cuál es el desencadenante de la serie de procesos que finalizan con el llenado del depósito de agua?¿Qué materiales ingresan en el inodoro y egresan de él durante su funcionamiento?Mencionen varios casos en los que la limpieza del inodoro podría dejar de realizarse.¿Qué tipo de sistema es el inodoro? ¿Por qué?

Actividades

❚ Imaginen su cartuchera como un sistema en estudio.- ¿Se encuentra en estado de equilibrio o de desequilibrio? - Si su estado es de desequilibrio… ¿qué deben aportar al sistema para reestablecer su estado de equilibrio?- ¿Puede considerarse que la cartuchera es un sistema autorregulado?

Actividades

❚ Relean el texto y piensen en otro ejemplo de sistema que se autorregule.¿Conocen algún ejemplo de sistema que supere los desperfectos que no puede reparar un inodoro por sí solo?

La historia del inodoro

Di cen al gu nos his to ria do res que en 1775 Ale xan der Cum mings in ven tó un de pó si to de ino do ro me tá li co cons ti tui do por un de pó si to, unaca de na y una ta pa.Los pri me ros ino do ros de ce rá mi ca equi pa dos con un si fón fue ron fa bri-ca dos en 1870 por el ce ra mis tain glés Wi lliam Twy ford. La in cor po-ra ción de un si fón al ar te fac to so lu-cio nó el pro ble ma de los ma losolo res. Por eso, el nom bre en es pa-ñol es “ino do ro”.Otros his to ria do res ad ju di can el in ven to del de pó si to al in glés Tho-mas Crap per, quien lo di se ñó apro-xi ma da men te en 1800.

Con-Texto de la Tecnología

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Organismo humano: un sistema

¿Qué materiales entran y cuáles salen del cuerpo?

¿Cómo se explica la diferencia entre la composición de los alimentos

y la composición de la caca?

¿Cómo y dónde ocurre la transformación de los alimentos?

Materiales que entran y salen del organismoEn las pá gi nas an te rio res se ana li zó un au to mó vil co mo sis te ma abier to. Es te mis mo ti po

de aná li sis pue de rea li zar se pa ra es tu diar la es truc tu ra y el fun cio na mien to del or ga nis mo

hu ma no.

Sin ali men tos y sin agua, nues tro or ga nis mo pue de fun cio nar só lo unos po cos días.

Por la bo ca in gre sa una va rie dad de ma te ria les en el or ga nis mo, los ali men tos y el agua

son par te de ellos. La ma te ria fe cal, en cam bio, es uno de los ma te ria les que egre san del cuer po.

La ma yo ría de los ma te ria les que ha bi tual men te in gre san en el cuer po es muy di fe ren te

de los li be ra dos.

Si se co lo can los “an teo jos de ver sis te mas” po drían ais lar del cuer po el con jun to de ór ga nos

que in ter vie nen en la ali men ta ción pa ra co no cer su es truc tu ra y fun cio na mien to. Si lo gran ais lar

men tal men te ese con jun to de ór ga nos que for man el sis te ma di ges ti vo po drán sa ber por qué

va ría la com po si ción de los ma te ria les que en tran y sa len del or ga nis mo.

Entrada de materiales

Entrada de energía

Entrada de información

Salida de materiales

Salida de energía

Salida de información

Entrada de materiales

Entrada de energía

Entrada de información

Salida de materiales

Salida de energía

Salida de información

Materia fecal compuesta por agua, bacterias, restos de células, grasa, mucus, materiales sin digerir y pigmentos.

Agua y alimentos compuestospor carbohidratos, proteínas, lípidos, vitaminas y minerales

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Transformación de los alimentos en el organismo

La in cor po ra ción de ali men tos pro vo ca el au men to del pe so cor po ral. Los ali men tos cons-

ti tu yen la prin ci pal fuen te de ma te ria y ener gía pa ra el or ga nis mo. Es de cir, in ge rir ali men tos

no só lo es im por tan te pa ra ob te ner la ener gía que de man dan las ac ti vi da des que se rea li zan;

tam bién lo es pa ra ob te ner la ma te ria que per mi te “cons truir” o “ar mar” el cuer po.

¿Qué su ce de con los ali men tos una vez in cor po ra dos por el or ga nis mo?

Pa ra com pren der el pro ce so de la nu tri ción, ima gi nen que den tro de la sa la de un mu seo

hay una es cul tu ra que de be ser trans por ta da a otra sa la. Es ta es cul tu ra es de sar ma ble, por lo

que pue de ser frac cio na da en par tes pa ra fa ci li tar su tras la do y pos te rior re cons truc ción. Per-

so nal es pe cia li za do se en car ga de des mon tar la es cul tu ra y hay es pe cia lis tas pa ra ca da par te

de la es cul tu ra: unos que só lo des mon tan las ex tre mi da des, otros que se en car gan del tron co

y fi nal men te otros que se pa ran la ca be za del res to del cuer po. Una vez de sar ma da, las pie zas

se em ba lan en ca jas y son trans por ta das a su nue vo des ti no.

Ya en la nue va sa la, las per so nas en car ga das del en sam ble fi nal se en cuen tran con una

di fi cul tad: el lu gar don de de ben rear mar la es cul tu ra es de un ta ma ño con si de ra ble men te

me nor que el an te rior. En ton ces de ci den de se char par tes de la es truc tu ra de la es cul tu ra, por

con si de rar las in ne ce sa rias o po co im por tan tes pa ra la re cons truc ción fi nal. Ese ma te rial es

des car ta do y trans por ta do fue ra del mu seo. Fi nal men te, la es cul tu ra que da ar ma da pe ro con

una for ma di fe ren te de la que te nía ori gi na ria men te.

Una si tua ción aná lo ga a la an te rior ocu rre du ran te la nu tri ción del or ga nis mo. Al com pa rar

los pro ce sos de de sar ma do y rear ma do de la es cul tu ra con los pro ce sos in vo lu cra dos en la

nu tri ción, po drían es ta ble cer se las si guien tes re la cio nes:

La es cul tu ra ini cial re pre sen ta la co mi da, por ejem plo una mi la ne sa con pa pas fri tas y la sa la

de me nor ta ma ño don de de be ser rear ma da, el in te rior de las cé lu las que com po nen el or ga nis mo.

Así co mo la es ta tua es frac cio na da pa ra fa ci li tar su trans por te, los ali men tos son de gra da-

dos en uni da des me no res, pro ce so que fa ci li ta su in cor po ra ción o ab sor ción.

El per so nal es pe cia li za do que de sar ma ca da par te de la es ta tua, está representado por

un con jun to de sus tan cias de no mi na das en zi mas, que ac túan só lo so bre un de ter mi na do

nutriente en el or ga nis mo.

Una vez fi na li za do el frac cio na mien to de la es ta tua, al gu nas par tes son trans por ta das a

su des ti no fi nal; de manera similar, los nu trien tes cir cu lan por la san gre ha cia to das las cé lu las

del cuer po. Las par tes so bran tes de la es ta tua son eli mi na das fue ra del mu seo así co mo los

materiales no absorbidos son expulsa dos del or ga nis mo.

Si preguntan en casa cuánto pesaron el día de su nacimiento, es probable que ese valor sea aproximado a 3 kg porque éste es el peso promedio de un ser humano en el momento de su nacimiento. Sin embargo, hoy pesan mucho más que 3 kg. ¿Cómo pueden explicar esto?

Actividades

❚ Relean el texto de esta página y resuelvan las siguientes consignas:- ¿Cuál es el objetivo que se pretende lograr en el museo?- Realicen una síntesis de los procesos y los agentes que intervienen en el desarmado y rearmado de la escultura.- ¿Qué transformaciones se produjeron en la escultura?

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Proceso de la alimentación

En el sistema di ges ti vo ocu rre una se rie de pro ce sos que mo di fi can los ma te ria les que

in gre san en el or ga nis mo. Me dian te esos pro ce sos, el ali men to es trans for ma do fí si ca y quí-

mi ca men te. Los ali men tos, en su ma yo ría con for ma dos por mo lé cu las com ple jas, se trans for-

man o de gra dan en otras más sen ci llas y pe que ñas, con di ción de im por tan cia pa ra su ab sor-

ción. En ge ne ral, un ma te rial com ple jo que no pue de ser des do bla do, es eli mi na do al ex te rior.

Den tro del sis te ma di ges ti vo, la se cuen cia de pro ce sos que trans for man los ali men tos es

la si guien te:

❚ In ges tión: pro ce so de in cor po ra ción de ali men tos en el sis te ma di ges ti vo, a tra vés de

la bo ca.

❚ Di ges tión: se rie de pro ce sos que ocu rre en di ver sos ór ga nos del sis te ma di ges ti vo y

que trans for ma los ali men tos. Com pren de trans for ma cio nes de ti po fí si co y quí mi co.

- Trans for ma ción fí si ca: en la bo ca, la ac ción de los dien tes, la len gua y la sa li va,

frag men ta los ali men tos en por cio nes pe que ñas.

- Trans for ma ción quí mi ca: en la bo ca, el es tó ma go y el in tes ti no del ga do, las en zi-

mas di ges ti vas des do blan los ali men tos trans for mán do los en mo lé cu las sen ci llas.

❚ Ab sor ción: pro ce so de trans por te de las mo lé cu las sen ci llas des de el sis te ma di ges ti vo

ha cia la san gre.

❚ Eges tión: pro ce so de expulsión de los ma te ria les no absorbidos, la ma te ria fe cal, ha cia

el ex te rior del or ga nis mo.

Actividades

❚ Relean el texto de esta página y resuelvan las siguientes consignas:Realicen una síntesis de los procesos y los agentes que intervienen en la degradación de los alimentos.Comparen con la síntesis realizada en la actividad anterior.Elaboren un cuadro comparando los procesos de desarmado y rearmado de la estatua, y los de nutrición del organismo humano.

alimento

INGESTIÓN DIGESTIÓN ABSORCIÓN EGESTIÓN

trozos de alimento

moléculas pequeñas

materiales sin digerir

moléculas que ingresan al cuerpo

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Sistema digestivo humano

En las pá gi nas an te rio res se ana li zó la to ta li dad del or ga nis mo hu ma no co mo un sis te ma.

Pa ra am pliar el es tu dio de su es truc tu ra y fun cio na mien to, en las pró xi mas pá gi nas se aís la

uno de los sis te mas que in ter vie nen en el pro ce so de nu tri ción del or ga nis mo: el sis te ma

di ges ti vo hu ma no.

El sis te ma di ges ti vo es tá com pues to por dos par tes prin ci pa les. Una de ellas es el tu bo o

trac to di ges ti vo. Es un con duc to por el cual transitan los ma te ria les in ge ri dos. Es te con duc-

to es tá for ma do por por cio nes o re gio nes que se di fe ren cian en tre sí por su es truc tu ra, ta ma-

ño y fun ción. Di chas re gio nes u ór ga nos son: la bo ca, la fa rin ge, el esó fa go, el es tó ma go, el

in tes ti no del ga do, el in tes ti no grue so, el rec to y el ano.

La se gun da par te que con for ma el sis te ma di ges ti vo es un con jun to de ór ga nos de no mi na-

do glán du las ane xas. Si bien el ali men to no pasa a tra vés de esas glán du las, son in dis pen sa-

bles pa ra la di ges tión. En las glán du las ane xas se ela bo ran ju gos di ges ti vos compuestos por sus-

tancias que fa ci li tan el des do bla mien to de los ali men tos en mo lé cu las sen ci llas. Las glán du las

sa li va les, el hí ga do y el pán creas son glán du las ane xas que in ter vie nen en la digestión de los

alimentos, jun to a otras glándulas microscópicas ubicadas en las paredes del tubo di ges ti vo.

Principales órganos que forman parte del sistema digestivo humano.

Esófago

Hígado

Estómago

Páncreas

Intestino delgado

Intestino grueso

Recto

Boca

Glándulas salivales

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50 | 2 Entrada, transformación y salida de materia

Di ges tión en la bo caSu pon gan la si guien te si tua ción co ti dia na…

Es el me dio día de un día cual quie ra, han pa sa do unas cuan tas ho ras des de que de sa yu-

na ron y ya es ho ra de al mor zar. Mien tras se acer can a la co ci na el olor de la co mi da in va de el

am bien te. En la me sa ob ser van la co mi da ser vi da: piz za de moz za re lla y ja món. An tes de sen-

tar se a co mer pa san por el ba ño y se la van las ma nos. Sien ten que la bo ca se lle na de sa li va,

en otras pa la bras, se les hi zo “agua la bo ca”.

Di ges tión me cá ni caLa mas ti ca ción es uno de los pro ce sos que in ter vie nen en la di ges tión bu cal. Es ta di ges-

tión de ti po me cá ni ca con sis te en el cor ta do, mo li do y tri tu ra do del ali men to só li do in ge ri do.

Du ran te la mas ti ca ción, el bo ca do de ali men to se frag men ta en tro zos más pe que ños. A tra vés

de ese pro ce so, ca da por ción de ali men to tie ne ma yor su per fi cie en con tac to con la sa li va.

No todos los dientes son iguales entre sí, tienen formas y tamaños variados. Los dientes

pueden ser clasificados en cuatro tipos:

❚ Los incisivos: tienen forma de cuña o navaja, sirven para cortar los alimentos.

❚ Los caninos: tienen forma piramidal, sirven para desgarrar el alimento.

❚ Los premolares y los molares: tienen forma de columnas, sirven para moler el alimento.

Actividades

❚ Supongan que muerden un bocado de pizza. La mastican bien, tragan la “pasta” que quedó de la pizza bien masticada, y beben un sorbo de gaseosa.Describan el recorrido que realizan por el interior del cuerpo todos esos materiales. Escriban la descripción y compárenla con la relatada en las siguientes páginas del libro.

Actividades❚ Mírense al espejo y comparen sus bocas con la de esta imagen.

Caninos superiores

Incisivos superiores

Molares inferiores

Premolares inferiores

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La lengua también es parte de la boca e interviene en la digestión mecánica. Es un órga-

no musculoso que al moverse amasa los alimentos dándoles forma de una bola de consis-

tencia pastosa, el bolo alimenticio. La parte superior de la lengua está cubierta por papilas

gustativas, estructuras que permiten identificar los sabores: dulce, salado, ácido y amargo

de los alimentos disueltos por la saliva.

La lengua también interviene en el proceso de tragar el bolo alimenticio, empujándolo

hacia la faringe.

Actividades

❚ ¿Qué ventajas tiene masticar los alimentos sólidos?

Muchos animales, como por ejemplo, las serpientes, no mastican a sus presas y las tragan enteras. No sucede lo mismo con la ingestión en los humanos, en la que la masticación es un proceso muy importante en la digestión.Para responder la pregunta inicial, deben conseguir ocho dados de las mismas dimensiones y una regla.Cálculo 1: Tomen uno de los dados y calculen su área. Recuerden que la fórmula para realizar ese cálculo es: 6 . a2 (a es la medida de la arista)

Una vez obtenida el área de un dado, calculen el área total de los ocho cubos.Resultado 1: ¿Cuál es la suma de las áreas de los ocho dados?

Cálculo 2: Junten los ocho dados formando un cubo como indica la imagen. Calculen el área de ese cubo utilizando la fórmula anterior.Resultado 2: ¿Cuál es el área del cubo formado por ocho dados?

- ¿En qué caso el área es mayor?

Supongan que el cubo grande representa un bocado de alimento y los dados representan los fragmentos del mismo después de masticarlos…- ¿En qué caso hay mayor superficie de contacto del alimento con la saliva?- ¿Por qué es importante masticar bien los alimentos sólidos antes de tragarlos?

Esmalte

Dentina

Pulpa

Encía

Corona

Raíz

Hueso del maxilar

Nervio y vasos sanguíneos

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52 | 2 Entrada, transformación y salida de materia

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Di ges tión quí mi caEl bo ca do de piz za se trans for ma en una pas ta no só lo por la ac ción de los dien tes, si no

tam bién de la sa li va. Es te lí qui do es tá com pues to prin ci pal men te por agua y una en zi ma

de no mi na da ami la sa sa li val. Es ta en zi ma inicia el pro ce so de de gra da ción del al mi dón, car-

bo hi dra to com po nen te de las ha ri nas, el arroz, las pa pas y las le gum bres. Es de cir, la ami la sa

sa li val in ter vie ne en la trans for ma ción del al mi dón, un po li sa cá ri do, en una sus tan cia de com-

po si ción más sen ci lla de no mi na da mal to sa, un di sa cá ri do. Esa trans for ma ción de de gra da-

ción pue de re pre sen tar se de la si guien te ma ne ra:

al mi dón + ami la sa sa li val + agua mal to sa + ami la sa sa li val + agua

To do pro ce so de de gra da ción de los ali men tos es una trans for ma ción quí mi ca por-

que los ma te ria les ini cia les, de com po si ción com ple ja, se trans for man en otros ma te ria les de

com po si ción más sen ci lla. En esas trans for ma cio nes in ter vie nen en zi mas di ges ti vas.

Las en zi mas son proteínas que ace le ran la ve lo ci dad de una reac ción quí mi ca. Reac cio-

nes que nor mal men te tar da rían años en pro du cir se fue ra del cuer po, se rea li zan en cues tión

de mi nu tos en pre sen cia de las en zi mas.

Una par ti cu la ri dad que pre sen tan las en zi mas es que no se trans for man du ran te la reac-

ción. Fi na li za da una reac ción de de gra da ción, pue den in ter ve nir en otra.

Del bo ca do de piz za y el sor bo de ga seo sa, en la bo ca só lo co mien za a de gra dar se uno de

los ma te ria les com po nen tes. La ami la sa sa li val só lo ac túa so bre el al mi dón de la ma sa de la

piz za, trans for mán do lo en otro car bo hi dra to de com po si ción más sen ci lla: la mal to sa.

Actividades❚ ¿Cómo transformar una

galletita de agua en una

galletita dulce?

Tomen una galletita de agua y mastíquenla durante 2 o 3 minutos.- ¿Qué sabor tiene la galletita de agua antes de masticarla?- ¿Cuál es su sabor después de un tiempo de masticarla?- Relean el texto anterior y expliquen la transformación del sabor de una misma galletita.- Respondan la pregunta inicial de la actividad.

Las manchas y los alimentos

Algunos jabones y detergentes en polvo contienen enzimas que degradan los materiales que manchan la ropa. Las proteasas degradan las proteínas que originan las manchas de huevo. Las lipasas degradan los lípidos que causan las manchas de aceite, grasa o manteca.Cuando se desea eliminar este tipo de manchas, es conveniente mantener en remojo la ropa en agua y esos jabones porque el proceso de degradación requiere de cierto tiempo. También es adecuado no utilizar agua a una temperatura superior a 50 °C porque, en ese caso, las enzimas se inactivan.

Con-sumo cuidado

Modelos científicos para comprender

la digestión del almidón en la boca

almidón + amilasa salival maltosa + amilasa salival

almidón maltosa

La transformación de almidón en maltosa se produce en medio acuoso

almidón maltosa

Modelo escolar para comprender la digestión del almidón en la boca

En este modelo, cada clip representa una unidad-monosacárido, es decir, un conjunto definido de átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno.

+ +amilasa amilasa

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Actividades

❚ Cuando hablan y tragan al mismo tiempo, puede ocurrir que se atoren y comiencen a toser. ¿Cuál es el significado de las expresiones populares “se me fue por el otro lado” o “se me fue por el otro cañito”?- ¿Cuál es la importancia de toser en esos casos?- ¿Qué creen que sucedería si el bolo alimenticio continuara su curso por las vías respiratorias?

Si toman un espejo y suben la lengua hacia arriba, observarán en el piso de la boca dos

pequeños orificios de los cuales emergen chorritos de saliva. Son los orificios de salida a la

boca de las glándulas sublinguales.

También se produce saliva en las glándulas submaxilares y las glándulas parótidas.

Éstas últimas son las que se inflaman al enfermar de paperas o parotiditis.

El proceso por el cual los alimentos que ingresan en la boca se embeben en saliva se

denomina insalivación. Una de las sustancias que componen la saliva es la mucina, que

sirve como lubricante en la deglución del bolo alimenticio.

En la saliva también se encuentran agentes antibacterianos, que destruyen algunos

tipos de bacterias que eventualmente pueden entrar en la boca junto con la comida.

DegluciónEl bolo alimenticio está listo para ser tragado. En él ya ha comenzado el proceso de

degradación de una de las sustancias que pueden componerlo: el almidón. También se traga

el sorbo de gaseosa.

Una vez formado el bolo alimenticio, la lengua lo empuja hacia atrás y entonces ingresa

en la faringe. El pasaje del bolo alimenticio desde la boca hacia la faringe se denomina deglu-

ción y es lo que comúnmente se denomina “tragar el alimento”.

La faringe es una de las porciones del largo conducto denominado tubo digestivo. Por

uno de sus extremos se comunica con la boca y por el otro con la laringe y el esófago.

La laringe es una de las porciones del tubo respiratorio. En el origen de este tubo se

encuentra una “tapita” que, cuando tragamos, se pliega y la obtura. Cerrada la apertura hacia

la tráquea, el bolo sólo puede avanzar por el tubo digestivo hacia el esófago.

Al deglutir es difícil respirar. Esto sucede porque durante el proceso de la deglu-ción la epiglotis cierra la apertura hacia la tráquea y sólo es posible el paso del alimento hacia el esófago.1. Bolo Alimenticio2. Faringe3. Epiglotis4. Laringe5. Tráquea6. Esófago

En las glándulas salivales se produce y libera o secreta diariamente más de un litro de saliva. 1. Glándulas parótidas2. Glándulas sublinguales3. Glándulas submaxilares

1

2

3

1

1

1

2

33

3

4

5 5

56 6

6

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54 | 2 Entrada, transformación y salida de materia

Tránsito por el esófagoEl bolo alimenticio, originado a partir del bocado de pizza, recorre el esófago. Este órgano

es otra de las porciones del tubo digestivo.

Podrían imaginar que la fuerza de gravedad influye en el recorrido del bolo alimenticio

por el esófago hacia el estómago. Sin embargo, ese recorrido también ocurre permanecien-

do acostados, haciendo la vertical y en los astronautas que se alimentan en situaciones de

menor gravedad que en la Tierra.

El tránsito de los alimentos es posible por una serie de movimientos coordinados de las

fibras musculares que componen las paredes del esófago: los movimientos peristálticos.

La contracción y la relajación alternada de las fibras musculares provoca el movimiento de los

alimentos hacia es estómago. Los movimientos peristálticos también ocurren en otros órga-

nos del tubo digestivo como el estómago y el intestino.

El recorrido del bolo alimenticio está regulado además por esfínteres. Estas estructuras

son anillos musculares que, cuando se abren, permiten el paso del alimento y, al cerrarse,

impiden que retroceda.

❚ Un trozo de media de nailon en desuso y una pelota de tenis o de tamaño similar pueden servir para simular el proceso de tránsito del bolo alimenticio por el esófago. Corten una porción de la media e introduzcan la pelotita por uno de sus extremos.¿Qué harían para lograr que la pelota (el bolo alimenticio) se mueva por la media (el esófago)?Comparen esa simulación con la imagen del texto.

actividades experimentales

Las paredes del esófago están compuestas por dos capas de fibras musculares. La contracción de las fibras que componen la capa circular, comprime el esófago. La contracción de las fibras de la capa longitudinal, lo acortan.

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Digestión en el estómagoDesde el esófago, el bolo alimenticio y el sorbo de gaseosa llegan al estómago, otra por-

ción del tubo digestivo. El estómago es un órgano musculoso y elástico que puede contener

hasta dos litros de comida y bebida. Por uno de sus extremos se comunica con el esófago

a través de un esfínter muscular, el cardias, que permite el avance del alimento pero no su

retroceso. Por el otro extremo, se comunica con el intestino delgado. Allí se encuentra el pílo-

ro, esfínter de función similar a la del cardias.

En el estómago se produce parte de la digestión química de los alimentos que allí se

almacenan. La pared interna del estómago presenta muchos pliegues donde se encuentran

las glándulas gástricas. Esas glándulas producen variados tipos de sustancias. La mezcla de

todas ellas se denomina jugo gástrico. Algunas de las sustancias que las glándulas gástricas

producen y liberan hacia el interior del estómago, son:

❚ ácido clorhídrico: esta sustancia actúa como bactericida, es decir, elimina gran parte

de los microorganismos que ingresan en el cuerpo con el alimento. Además brinda un medio

ácido propicio para que pueda actuar la pepsina. La acidez de este medio detiene la acción de

la amilasa salival contenida en el bolo alimenticio.

❚ moco: mezcla de sustancias que intervienen en la lubricación y protección del interior

del estómago;

❚ pepsina: enzima digestiva que degrada algunos tipo de proteínas.

La pepsina inicia la digestión química de las proteínas. En el ejemplo del bocado de pizza, actúa

sobre el queso y el jamón y no actúa sobre los demás componentes de la pizza ni sobre la gaseosa.

La pepsina degrada las proteínas en cadenas más pequeñas denominadas polipéptidos.

Este proceso de degradación puede representarse de la siguiente manera:

proteínas + pepsina + agua polipéptidos + pepsina + agua

En el estómago también se producen movimientos peristálticos que favorecen la diges-

tión química de las proteínas. Como resultado de estos movimientos, los alimentos y el jugo

gástrico forman una mezcla de aspecto similar a una sopa espesa, denominada quimo. Mien-

tras se producen estos movimientos, los esfínteres permanecen cerrados.

¿Qué sucede cuando los

movimientos peristálticos se

invierten?

Los movimientos peristálticos del estómago movilizan el quimo hacia la porción siguiente del tracto digestivo. Sin embargo, a veces estos movimientos se invierten y conducen el quimo en dirección opuesta, es decir hacia la boca. En esos casos se produce el vómito. El vómito puede producirse por muy diversas causas: ingestión de alimentos en mal estado, trastornos estomacales, ingestión de sustancias tóxicas o venenos, etcétera.Si recuerdan ha ber vomitado, seguramente recordarán también el sabor ácido que queda en la boca. Este sabor se debe a la presencia de ácido clorhídrico en el quimo.

Modelos científicos para comprender la digestión de las proteínas en el estómago

proteínas + pepsina polipéptidos + pepsina

La transformación de proteínas en polipéptidos se produce en medio acuoso.

proteínas polipéptidos

Modelo escolar para comprender la digestión de las proteínas en el estómago

En este modelo, cada clip representa una unidad-aminoácido, es decir, un conjunto definido de átomos de carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno.

+

proteína pepsina pepsinapolipéptidos

++

Con-Sumo Cuidado

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56 | 2 Entrada, transformación y salida de materia

El conocimiento actual sobre la anatomía y la fisiología del cuerpo humano se desarrolló sobre gran cantidad y variedad de saberes construidos por innumerable cantidad de antiguos científicos.En la Edad Media, Bernardo de Chartres elaboró la siguiente metáfora:“Somos como enanos sentados en los hombros de gigantes. Vemos más cosas que los antiguos, y cosas más distantes, pero esto no se debe a la agudeza de nuestra visión ni a la grandeza de nuestro estado, sino que ellos nos prestaron lo que poseían.”Esta metáfora revela la importancia que posee la historia de la ciencia en la elaboración del conocimiento actual. Para comprender cómo se construyó el “edificio” cuyos “ladrillos” son las teorías científicas actuales, es fundamental conocer sus “cimientos” históricos y originales.Lázaro Spallanzani (1729-1799) fue un científico italiano que estudió el funcionamiento del estómago en su propio cuerpo. Sus experimentos consistían en atar un fragmento de esponja a una cuerda y tragarlo. Después de cierto tiempo, lo extraía y exprimía los jugos sobre porciones de carne, de vegetales y de huevo en recipientes que, para simular la temperatura corporal, colocaba en su axila.En ciencias se dice que Spallanzani realizó experimentos in vitro porque estudió la digestión de los alimentos en recipientes de laboratorio, es decir, fuera del organismo.

En 1822, el médico estadounidense William Beaumont (1785-1853) atendió a Alexis St. Martin, un joven herido accidentalmente por un tiro de escopeta. Las municiones produjeron un gran orificio en el costado izquierdo del paciente, perforándole el estómago. Las curaciones del médico alivianaron al joven pero la herida cicatrizó dejando una abertura de unos 2 centímetros de ancho.Beaumont encontró una interesante oportunidad para estudiar las funciones del estómago y pidió colaboración a su paciente.Alexis sobrevivió con su orificio hasta los 83 años y el médico realizó 238 experimentos en el interior de su estómago.Observó el movimiento del estómago y la producción de un líquido de olor y sabor ácido. Colocó variedad de porciones de alimentos a través de la abertura y observó su transformación.En ciencias se dice que Beaumont realizó experimentos in vivo porque estudió la digestión de los alimentos directamente en el interior del organismo de su paciente.En 1883 escribió su libro Experimentos y observaciones sobre el jugo gástrico y la fisiología de la digestión. Entre sus fragmentos puede leerse:“A los cuarenta minutos comenzó la digestión en la superficie de la carne. A las dos horas, el trozo parecía haber sido completamente destruido, observándose fibras que flotaban como hilachas. Cuatro horas después quedaban algunas de estas fibras. Al cabo de diez horas, todas las partes de la carne habían sido digeridas por completo.”

Con-Texto de la Ciencia

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Microfotograma de vellosidades intestinales.

Digestión y absorción en el intestino delgadoLa mayor parte de la digestión de los alimentos se realiza en el intestino delgado. Este

conducto es la porción más larga del tracto digestivo. Mide aproximadamente 6 o 7 m de largo

y unos 2,5 cm de diámetro.

En el intestino delgado se pueden reconocer tres regiones diferentes entre sí: el duode-

no, el yeyuno y el íleon.

En el duodeno se vierten las secreciones del hígado y del páncreas.

El hígado es una glándula en la que se realizan variados procesos. Uno de ellos es la

producción y liberación de bilis. Este líquido está compuesto por sales que actúan sobre las

grasas. La mezcla de las sales biliares y las grasas de los alimentos forma una emulsión. En

esta mezcla, las sales biliares fragmentan las grasas y los aceites que contienen los alimentos

en diminutas gotas denominadas micelas. Como aprendieron en la actividad de los dados,

un material dividido en fragmentos pequeños ofrece mayor superficie de exposición para la

acción de las enzimas intestinales.

El hígado produce bilis y ésta se almacena en la vesícula biliar. En el momento en que

se produce el movimiento del quimo hacia el duodeno, la vesícula elimina la bilis a través del

conducto biliar.

El páncreas es una glándula que produce y libera una mezcla de sustancias denomina-

da jugo pancreático. La mezcla contiene enzimas digestivas en una solución rica en iones

bicarbonato que neutraliza la acidez del quimo procedente del estómago.

Endoscopía del intestino delgado.

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58 | 2 Entrada, transformación y salida de materia

La digestión de los carbohidratos, que comenzó en la boca, finaliza en el intestino delgado.

La enzima amilasa pancreática degrada el resto del almidón aún no digerido, en un disacá-

rido llamado maltosa. Otra enzima procedente del páncreas, la maltasa, degrada la maltosa

en glucosa, un monosacárido. Mediante esta serie de procesos de degradación, el almidón

de la masa de la pizza es completamente degradado hasta transformarse en glucosa. Asimis-

mo los azúcares del sorbo de bebida gaseosa son transformados en glucosa.

almidón + amilasa pancreática + agua maltosa + amilasa pancreática + agua

maltosa + maltasa + agua glucosa + maltasa + agua

Las proteínas que no fueron degradadas en el estómago, se transforman en el duodeno, comple-

tándose así el proceso. Las enzimas pancreáticas tripsina y quimiotripsina degradan los polipép-

tidos formados por la acción de la pepsina estomacal. Los polipéptidos resultantes de ese proceso

tienen una composición más sencilla (dipéptidos). Las dipeptidasas, producidas en el intestino,

completan la degradación de los polipéptidos, transformándolos en sustancias mucho más sencillas

aún: los aminoácidos. Las proteínas del jamón y del queso de la pizza han sido transformadas en ami-

noácidos. Sin embargo, no todo es almidón y proteínas en la pizza. Todos los materiales grasos de la

pizza, como la grasa que contiene el queso y el aceite de la salsa de tomates, están aún inalterados.

polipéptidos + tripsina + agua dipéptidos + tripsina + agua

polipéptidos + quimiotripsina + agua dipéptidos + quimiotripsina + agua

dipéptidos + dipeptidasas + agua aminoácidos + dipeptidasas + agua

La degradación de las grasas y los aceites se produce por la acción de enzimas secretadas

por el páncreas, las lipasas. Estas enzimas transforman los materiales grasos en sustancias

más sencillas denominadas ácidos grasos y glicerol.

La gran cantidad de jugos digestivos liberados en el interior del intestino delgado, dan al qui-

mo otra consistencia y aspecto. Se parece a una sopa muy aguachenta y se denomina quilo.

lípidos + lipasas + agua glicerol + ácidos grasos + lipasas + agua

Actividades

❚ Construyan los modelos necesarios para representar cada uno de los procesos que ocurren en la transformación del almidón en glucosa.

Actividades❚ Construyan los modelos necesarios para representar cada uno de los procesos que ocurren en la transformación de las proteínas en aminoácidos.

Modelos científicos para comprenderla digestión de los lípidos en el intestino delgado

lípidos + lipasas glicerol + ácidos grasos + lipasas

lípido glicerol ácidos grasos

Modelo escolar para comprender la digestión de los lípidos en el intestino delgado

+

++ +

En este modelo, cada clip representa una unidad que simula el glicerol y tres unidades que simulan los ácidos grasos. Estas unidades están compuestas por un conjunto definido de átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno.

lípido lipasa lipasaglicerol ácidos grasos

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Hasta aquí se han explicado los procesos digestivos que ocurren en el intestino delgado.

Pero en este órgano también se produce la absorción de los nutrientes. Su pared interna pre-

senta una gran cantidad de pliegues y proyecciones que aumentan su superficie de acción. Si

se pudiera extender la pared interna del intestino de una sola persona, se cubriría el piso de

una cancha de tenis.

La pared interior del intestino delgado presenta numerosos pliegues circulares con gran

cantidad de proyecciones, las vellosidades intestinales, semejantes a diminutos dedos de

un guante. A su vez, cada una de esas vellosidades posee en su superficie pequeñas proyec-

ciones microscópicas llamadas microvellosidades.

Los nutrientes del bocado de pizza y el sorbo de gaseosa son incorporados y pasan al

medio interno atravesando las microvellosidades.

En el interior de cada vellosidad hay una red de capilares sanguíneos y linfáticos. Los

capilares son vasos de dimensiones microscópicas. Los nutrientes se difunden desde el inte-

rior del intestino hacia la sangre o la linfa, atravesando todas las paredes que los separan.

Por los capilares circula sangre rica en nutrientes desde las vellosidades hacia los vasos

sanguíneos de mayores dimensiones. A través de estos últimos, la sangre con los nutrientes

circulan hacia el hígado.

Una vez en el hígado, algunos nutrientes se transforman en sustancias importantes para

el funcionamiento del organismo. Allí también se retira el exceso de glucosa que circula por

la sangre y se la transforma en una sustancia más compleja, el glucógeno. Esta sustancia se

almacena en el hígado como fuente de energía.

Desde el hígado, la sangre con los nutrientes circula hacia el corazón y, desde allí, se distri-

buye por todo el cuerpo.

❚ ¿Cómo actúan las sales biliares sobre el alimento?

Para responder esta pregunta deberán armar un modelo análogo. Es decir, no trabajarán con las sustancias naturales que intervienen en el interior del duodeno, sino que simularán el proceso a partir de materiales más accesibles.Tomen un vaso y llénenlo con agua. Agreguen un poco de aceite de cocina y unas gotas de detergente. Agiten bien con una cuchara. Observen y registren los resultados.¿Qué materiales del interior del duodeno representa el aceite?¿Cuáles representa el detergente?¿Qué simula la agitación con la cuchara?

actividades experimentales

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60 | 2 Entrada, transformación y salida de materia

Formación de la materia fecal en el intestino gruesoEl bocado de pizza y el sorbo de gaseosa no fueron totalmente degradados o digeridos.

Algunos materiales (como las semillas de tomate) no son transformados y no pueden ser

absorbidos. Mediante movimientos peristálticos, estos restos son conducidos desde el intes-

tino delgado hacia el intestino grueso.

El intestino grueso es la última porción del tracto digestivo. Mide aproximadamente 1,5

m de longitud y 5 cm de diámetro. En él pueden reconocerse dos regiones diferentes entre sí:

el colon y el recto.

Dentro del intestino grueso se produce la absorción de gran parte del agua del quilo. Mien-

tras el agua es absorbida, el material residual toma el aspecto de una masa. Los movimientos

peristálticos del intestino grueso provocan el desplazamiento de esa masa hacia el recto.

Mediante esos procesos se origina la materia fecal o las heces. Esta mezcla está com-

puesta principalmente por fibras vegetales de celulosa.

En el bocado de pizza, la celulosa forma parte de la harina de la masa y de los tomates de la

salsa. Los humanos no contamos con enzimas digestivas que degradan la celulosa. Sin embar-

go, el interior del intestino grueso está habitado por gran variedad de poblaciones de microorga-

nismos que se nutren a partir de la digestión de esta sustancia.

Desde que entra en la boca, el alimento puede estar hasta 36 horas en el tubo digestivo.

Colon transverso

Colon descendente

Colon ascendente

Apéndice

Colón sigmoideo

Recto

Vista endoscópica del colon

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Una de las poblaciones de organismos microscópicos que habitan en el colon es la confor-

mada por las bacterias Escherichia coli. Mientras se alimentan de los materiales no digeridos,

estos microorganismos producen vitamina K y otras vitaminas importantes para el organismo.

Si no fuera por el aporte de vitaminas de estas bacterias, su ingreso a través del alimento sería

deficiente. A través de las paredes interiores del intestino grueso se absorben esas vitaminas y

pasan a la circulación sanguínea.

Los microorganismos que habitan en el interior del intestino inhiben a otros que también

se alojan en este órgano y que podrían producir enfermedades.

Finalizado el desplazamiento de los materiales residuales, la materia fecal se almacena en el recto

hasta ser eliminada. Esta porción final del tracto digestivo mide aproximadamente 15 cm de longitud.

El color característico de la materia fecal se debe a la degradación de los pigmentos biliares

que realizan los microorganismos que habitan en el interior del intestino grueso. La distensión o

relajación del recto provoca la sensación de necesidad de defecar. Dos esfínteres rectales regu-

lan la abertura del ano. Uno de ellos actúa voluntariamente y el otro involuntariamente.

AGUA QUE INGRESA AL SISTEMA DIGESTIVO

AGUA QUE REABSORBE EL SISTEMA DIGESTIVO

AGUA QUE SALE DEL SISTEMA DIGESTIVO

Con la bilis

Con las bebidas

Con la saliva

Con el jugo intestinal

Con el jugo gástrico

Con el jugo pancreático

En el intestino delgado

Total

Total

Con la materia fecal

En el intestino grueso

2,3 litros

1 litro

1 litro

2 litros

1 litro

2 litros

8,3 litros

9,3 litros

9,2 litros

0,1 litro

0,9 litro

Durante un día, el organismo usa 9 litros de agua. El sistema digestivo se encuentra en equilibrio cuando puede recuperar casi toda el agua que ingresa al cuerpo.

Síntesis de la estructura y dinámica del sistema digestivoLa composición del sistema digestivo y los procesos en los que interviene pueden ser

resumidos en un esquema como el siguiente:

Sistema digestivo

Composición

Tubo digestivo

Glándulas anexas

Dinámica

Digestión de los alimentos

Absorción de los nutrientes

Recuperación de agua

Microfotografía electrónicade Escherichia coli.

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62 | 2 Entrada, transformación y salida de materia

Desequilibrios en el sistema digestivo

Como se analizó en el ejemplo del automóvil, a veces ocurren alteraciones o disfunciones que

influyen en el equilibrio del sistema. Una falla en el motor, en los ejes o en la batería puede modi-

ficar y aun anular el funcionamiento del auto. Esto también puede suceder en el cuerpo. Ciertas

disfunciones pueden alterar el equilibrio del sistema orgánico durante un corto o un largo plazo.

DiarreaA veces el recubrimiento de las paredes del intestino puede irritarse debido a una infec-

ción bacteriana o viral. En esas ocasiones el tránsito de materiales por el colon se hace más

rápido, se reduce la absorción de agua y se produce la diarrea.

EstreñimientoA veces puede ocurrir que los movimientos peristálticos del intestino sean muy lentos. En

esos casos, el intestino extrae gran cantidad de agua del material residual y las heces se vuel-

ven muy compactas causando el estreñimiento. Esta situación puede revertirse incorporan-

do en la dieta mayor cantidad de fibras vegetales y haciendo ejercicio físico, lo que provoca

aumento de los movimientos peristálticos.

Enfermedad celíacaEsta enfermedad se caracteriza por una deficiente absorción de los alimentos que con-

tienen gluten, un componente principal de las harinas. El gluten se encuentra en el trigo, la

avena, la cebada y el centeno.

El intestino delgado de las personas celíacas presenta una atrofia de las vellosidades y micro-

vellosidades intestinales. Éstas aparecen deformadas y en algunas ocasiones totalmente lisas.

Los síntomas característicos de la enfermedad son: pérdida de peso, eliminación de gran-

des cantidades de materia fecal, vómitos y anemia.

El tratamiento consiste en una dieta sin gluten, es decir, sin TACC (sigla que corresponde a

los cuatro cereales que poseen gluten).

HepatitisEs una enfermedad caracterizada por la inflamación del hígado. El 90% de los casos es

causada por un tipo de virus, pero también puede ser originada por el alcoholismo crónico. El

virus más frecuente es el que provoca la hepatitis C.

Los síntomas que caracterizan la enfermedad son: fiebre por la noche, color amarillento

en la piel, orina muy oscura y materia fecal clara. Estos síntomas pueden ir acompañados por

dolores en la parte superior y derecha del abdomen.

Actualmente se previene mediante vacunación.

Cálculos biliaresLas sales biliares se producen en el hígado a partir del colesterol. En ciertas condiciones, el coles-

terol precipita y forma pequeñas “piedritas” conocidas como cálculos biliares. Las personas que

ingieren alimentos con mucho contenido de grasas están más propensas al desarrollo de cálculos.

En ocasiones, los cálculos se depositan en el conducto biliar y lo obstruyen, impidiendo que la

bilis circule hacia el duodeno. Entonces pueden acumularse en la vesícula y provocar su ruptura.

Esta enfermedad se caracteriza por dolores fuertes en la parte superior derecha del abdo-

men que pueden estar acompañados por vómitos y fiebre.

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Con-Texto de la Tecnología

El organismo en imágenes

Hoy en día científicos y médicos disponen de variedad de aparatos para observar la estructura y funcionamiento del organismo. Hace sólo 40 años, el único método disponible para ver el interior del cuerpo eran los rayos X. Sin embargo, la tecnología actual permite prevenir y tratar gran cantidad de enfermedades con procedimientos “no invasivos”, es decir, que no requieren de cirugía.

En general los rayos X se emplean para observar estructuras compactas como los huesos. Pero con estos rayos también es posible observar órganos huecos como los intestinos o los vasos sanguíneos. Para realizar una radiografía de contraste como la de la ilustración, se introduce en el intestino grueso una sustancia que absorbe los rayos X y permite observar el órgano blando.

La tomografía computarizada pro-duce imágenes con más detalles que las radiografías clásicas. Un aparato de rayos X y una computadora espe-cial permiten producir imágenes de delgadas rebanadas de la cabeza y del abdomen. La serie de imágenes puede unirse y crear otra en tres dimensiones, como el cráneo y el cerebro de la ilustración.

La ultrasonografía emplea ondas sonoras para observar el desarrollo de un feto en el útero materno y el funcionamiento de las válvulas del corazón. Las ondas que transmite el apa-rato, rebotan como el eco y una computadora las transforma en imágenes.

La resonancia nuclear magnética usa ondas magnéticas y de radio paracrear imágenes. Este procedimiento se emplea para observar secciones de órganos, como el cerebro que muestra la ilustración.

La tomografía de emisión de

positrones permite observar la actividad de órganos como el cere-bro y el corazón. Al paciente se le inyecta una sustancia especial que emite radiaciones desde el interior del cuerpo.El aparato detecta la radiación y la transforma en imágenes como el corte de cerebro de la ilustración.

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64 | 2 Entrada, transformación y salida de materia

Materiales que entran y salen del sistemarespiratorio

¿Cómo entra y sale aire por la nariz y la boca?

Por la nariz y por la boca entra y sale aire de nuestro cuerpo. Sin embargo, la composición

del aire que ingresa es diferente de la del aire que egresa. Con “anteojos de ver partículas”

observarían una situación similar a la siguiente:

Como pueden observar, los gases que entran y salen del organismo son los mismos, pero

la proporción de cada uno de ellos varía según se trate de aire inspirado (aire inhalado) o

de aire espirado (aire exhalado).

Es posible que nuestro organismo funcione durante un tiempo sin alimento. Sin embargo,

su supervivencia es imposible sin un suministro continuo de oxígeno. El oxígeno es una sus-

tancia fundamental para la obtención de energía a partir de los alimentos que ingerimos.

Si cambian de lentes y se colocan los “anteojos de ver sistemas” podrían aislar del cuerpo

el conjunto de órganos que intervienen en la respiración para conocer su estructura y funciona-

miento. Si logran aislar mentalmente el conjunto de órganos que forman el sistema respiratorio

podrán saber por qué varía la proporción de los gases en el aire que entra y sale del organismo.

Cantidades de agua, aire y alimentos que ha incorporado y transformado una persona de 70 años.

Aire inspirado = Aire atmosférico Aire espirado

Oxígeno (O2) 21%

Nitrógeno (N2) 79%

Agua (H2O) Variable

Dióxido de Carbono (CO2) 0.04%

Oxígeno (O2) 16%

Nitrógeno (N2) 79%

Agua (H2O) Saturado

Dióxido de Carbono (CO2) 4%

15 toneladasde alimento

200 000 000 litros de aire

45 425 litros de agua

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Estructura del sistema respiratorio

El sistema respiratorio está conformado por una serie de conductos denominados vías

respiratorias y por dos órganos denominados pulmones.

Los pulmones y parte de las vías respiratorias se localizan dentro de la cavidad torácica

o tórax. Esa cavidad está limitada por huesos, las costillas; y por músculos, los músculos

intercostales y el diafragma.

Ubicación y estructura del sistema respiratorio humano.

Cavidad nasal

Diafragma

Laringe

Epiglotis

Faringe

Bronquiolos

Corte longitudinal del pulmón

Bronquio izquierdo

Tráquea

Pulmón derecho

Costillas

Cavidad torácica o tórax

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66 | 2 Entrada, transformación y salida de materia

Vías respiratoriasEl aire ingresa en el cuerpo a través de dos orificios ubicados en la nariz, las fosas nasa-

les hacia la cavidad nasal, hueco situado por detrás de la nariz.

Generalmente, el aire que ingresa por las fosas nasales tiene una temperatura menor a

la del cuerpo, es “seco” o poco húmedo y contiene polvo. En estas condiciones, el aire podría

dañar el interior de las vías respiratorias y de los pulmones. Sin embargo, a medida que el aire

ingresa por las fosas nasales se humedece, se calienta y se libera de impurezas. Todo esto

ocurre porque la superficie interna de la nariz y de la cavidad nasal transfiere al aire calor y

vapor de agua. Además, cuenta con mucosidad y millones de pequeños pelitos que operan

como un “filtro” reteniendo gran parte del polvo que ingresa.

El aire puede ingresar en el organismo por la nariz o por boca. No obstante, es recomen-

dable respirar por la nariz ya que esta estructura es más adecuada que la boca para calentar,

humedecer y liberar de impurezas el aire.

Dentro de la cavidad nasal también ocurre la percepción de los olores.

Desde la nariz o desde la boca, el aire inhalado continúa su recorrido hacia la faringe,

órgano compartido con el sistema digestivo.

Como estudiaron en el capítulo 1, el funcionamiento de la epiglotis regula el paso del ali-

mento durante la deglución. Mientras no traguemos, circula aire por el conducto.

Desde la faringe, el aire inhalado circula hacia la laringe y desde allí hacia la tráquea.

Este conducto permanece abierto al paso del aire porque está conformado por una serie de

anillos gruesos y rígidos con forma de C.

Mientras el aire circula por la tráquea, continúa la extracción de impurezas porque su

superficie interna está revestida de millones de pelitos microscópicos o cilios en los cuales

queda retenido el polvo.

En el extremo de la tráquea, se encuentran otros dos conductos, los bronquios. Cada

uno de ellos continúa dentro de un pulmón.

Actividades

❚ Relean el texto y localicen en la imagen de la página anterior cada una de las vías que se describen.❚ Realicen un esquema simple del sistema respiratorio y complétenlo con las referencias correspondientes.

Imagen endoscópica de la superficie interna de la tráquea.La superficie interna de la tráqueaestá revestida por cilios y una capa de mucosidad que extrae las impurezas que ingresan con el aire y que no han sido retenidas durante su circulación por la cavidad nasal. Los cilios se agitan continuamente movilizando la mucosidad hacia la faringe, donde finalmente es tragada y dirigida haciael esófago.

Imagen endoscópica de las cuerdas vocales.Cuando el aire sale al exterior circulando por la laringe, las cuerdas vocales vibran y pueden producir sonidos. Por este motivo, la laringe es el órgano de la fonación.

Actividades

❚ Relean el texto y elaboren un cuadro para reunir información sobre cada vía respiratoria, su ubicación y los procesos que en ella ocurren.❚ Supongan que tienen los “anteojos de ver partículas” e imaginen que pueden observar las partículas que componen el aire. De todas ellas presten atención a una molécula de oxígeno y una de nitrógeno y resuelvan las siguientes consignas:- Registren en orden la serie de vías por las que circulan esas dos moléculas desde que ingresan por la nariz hasta que llegan a lo s pulmones.

Si quieren…

¿Por qué nos atoramos si queremos

hablar y tragar al mismo tiempo?

¿Qué ocurre con la mucosidad

originada en las vías respiratorias?

Si quieren responder estas preguntas relean el texto de la página 53.

Parte posteriorde la lengua

Epiglotis

Cuerdas vocales

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PulmonesLos pulmones rodean el corazón y ocupan casi todo el espacio que hay dentro de la cavi-

dad torácica.

Dentro de los pulmones, se encuentra el extremo de los bronquios y un entramado de

conductos de diámetro menor, los bronquiolos. Cada pulmón contiene aproximadamente

30 000 bronquiolos. El extremo de los bronquiolos finaliza en un ramillete de pequeñas bolsi-

tas que parecen racimos de uvas. Cada bolsita de denomina alvéolo.

En los alvéolos se produce la transformación de la composición del aire inhalado, convir-

tiéndose en aire exhalado.

En síntesis, el aire circula por la serie de conductos del sistema respiratorio y cambia su

composición en los pulmones.

Dimensiones de las “alfombras” que podrían fabricarse a partir de la suma de superficies de estructuras microscópi-cas pertenecientes a una sola persona.

Para responder esta pregunta necesitan un trozo de bofe o pulmón de vaca, un recipiente, un cuchillo, una lupa y agua.Corten un trocito del pulmón y mírenloa través de una lupa. Dibujen sus obser-vaciones.Coloquen el trocito de pulmón dentrode un vaso con agua.- ¿Flota o se hunde? ¿Por qué?- Tomen entre los dedos el trocito de pul-món y, sin sacarlo del agua, apriétenlo. ¿Qué sucede?- Continúen apretándolo hasta que al soltarlo ya no flote. ¿Por qué se hunde?- Si consiguen pulmones enteros como los de la imagen, realicen cortes para observar su estructura interna.- Reconozcan en los órganos todas las vías respiratorias.

actividades experimentales

Área que ocupan las

vellosidades intestinales

200 m 2

Área que ocupan los

alvéolos pulmonares

75 m2

Área que ocupa

la piel

1,7 m2Detalle del extremo de un bronquiolo con ramillete de alvéolos, rodeado por redes de capilares sanguíneos.

Actividades

❚ ¿Cómo se murió el caballo?

- Imaginen que se encuentran a orillas de un río caudaloso y ven un caballo muerto flotando en el agua. ¿Cómo determinarían si el animal murió ahogado o cayó muerto al agua?

❚ ¿Cómo son los pulmones?

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68 | 2 Entrada, transformación y salida de materia

Si quieren…

¿Qué es la difusión?

Si quieren saber cómo ocurre el proceso denominado difusión, leanlas páginas 106 y 107.

Si quieren…

¿Qué sucede con el oxígeno una vez

que ingresa en la sangre?

Si quieren aprender más sobre el recorrido del oxígeno y su intervención en el funcionamiento del organismo, lean las páginas 110 y 111.

La hematosis o intercambio de gases que se produce en los pulmones causa las diferencias entre la composicióndel aire inhalado y la del aire exhalado. Actividades

❚ Como en la actividad anterior, supongan que tienen los “anteojos de ver partículas” e imaginen que pueden seguir el recorrido de una molécula de oxígeno y una de nitrógeno. Expliquen qué sucede con cada una de ellas desde que ingresan en el alvéolo formando parte del aire inhalado.

Funcionamiento del sistema respiratorio

Intercambio gaseoso en los pulmonesLos pulmones de una persona adulta pesan aproximadamente 1 kilo. En cada uno de estos

órganos hay aproximadamente 150 millones de alvéolos que dan a los pulmones el aspecto

de dos grandes esponjas.

Si fuera posible abrir y extender la superficie de todos los alvéolos que contienen los pul-

mones de una sola persona, se alfombraría una cancha de tenis (75 m2).

Las paredes externas de los alvéolos están rodeadas de numerosos vasos sanguíneos.

Las paredes de los alvéolos y de los vasos son tan delgadas (0,0005 mm de espesor) que las

moléculas de oxígeno y de dióxido de carbono pueden atravesarlas.

Por esos delgados vasos sanguíneos, la sangre que llega a los alvéolos transporta una concen-

tración de dióxido de carbono mayor que la del aire que contienen los alvéolos. En cambio, la concen-

tración de oxígeno en el aire de los alvéolos es mayor que la transportada por esa sangre. Este hecho,

sumado a la delgadez de las paredes de capilares y alvéolos, provoca la difusión de esos gases. Es

decir, el oxígeno atraviesa las paredes en dirección a la sangre; y el dióxido de carbono las atraviesa

hacia el interior del alvéolo. El intercambio de gases en los pulmones se denomina hematosis.

Si se compara la composición del aire inhalado con la del aire exhalado, el primero tiene

una concentración mayor de oxígeno y el segundo tiene una concentración mayor de dióxido

de carbono y de vapor de agua. Sin embargo, las concentraciones de los demás gases que

conforman el aire no varían.

Intercambio de gases(O2, CO2)

Oxígeno

Dirección del flujosanguíneo

Dióxido de carbono

Oxígeno

Dióxido de carbono

Capilar Sangre oxigenada

Sangre carboxigenada

Pared del capilar

Pared del alvéolo

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El ingreso de aire hacia los pulmones o inspiración se produce cuando el diafragma y los

músculos intercostales se contraen y provocan la expansión de la cavidad torácica. A medida

que aumenta el volumen del tórax, disminuye la presión en el interior de la cavidad torácica.

En esta situación, la presión exterior (la presión atmosférica*) es superior a la presión en el

interior de la cavidad torácica y, en consecuencia, el aire ingresa en los pulmones.

La inspiración es un proceso muscular activo porque implica la contracción de los mús-

culos que intervienen en la ventilación pulmonar.

La salida de aire desde los pulmones o espiración, se produce cuando los músculos inter-

costales y el diafragma se relajan y el volumen de la cavidad torácica se reduce. En esa situa-

ción, la presión en el interior del tórax es mayor que la presión atmosférica y, como resultado,

los pulmones se contraen y el aire sale expulsado hacia el exterior.

La espiración es un proceso muscular pasivo porque se produce por la relajación de los

músculos que intervienen en la ventilación pulmonar.

La ventilación pulmonar se produce por la acción de los músculos intercostales y el diafragma.

Ventilación pulmonar

¿Por qué respiramos más rápido cuando corremos?

¿Por qué cuando dejamos de correr volvemos a respirar normalmente?

El aire de los pulmones se renueva continuamente mediante el proceso denominado

ventilación pulmonar.

Si no están agitados, mientras ustedes leen esta oración realizan una inspiración y una

espiración. El volumen de aire que incorporaron en esa inspiración está compuesto por

aproximadamente cien mil trillones (100 000 000 000 000 000 000 000) de moléculas de gases.

De esas moléculas, la mayor cantidad es de moléculas de nitrógeno, de oxígeno y de vapor de

agua; una proporción menor es de dióxido de carbono y de otros gases.

Si observan el aire con “anteojos de ver partículas” podrían ver moléculas de esos gases que

entran y salen de su nariz y de la de los compañeros. Las moléculas de nitrógeno entran y salen

de los pulmones sin variar su cantidad. En cambio, si las ventanas y la puerta están cerradas, en

el aire observarían cada vez menos moléculas de oxígeno y más de dióxido de carbono.

Cuando no están agitados, la frecuencia respiratoria es de 10 a 15 veces por minuto. En

ese tiempo, en su cuerpo ingresan y egresan entre 5 litros y 7 litros de aire.

En cambio, si realizan ese cálculo mientras corren, la frecuencia respiratoria aumenta y, en

aproximadamente 20 movimientos respiratorios por minuto, entran y salen de sus pulmones

alrededor de 25 litros de aire.

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70 | 2 Entrada, transformación y salida de materia

❚ ¿Cómo notamos que el aire entra y sale de los pulmones?

Para responder esta pregunta coloquen sus manos sobre las costillas de un compañero. Primero presten atención a los movimientos que ocurren en su tórax mientras inspira.- ¿Qué movimientos perciben?- ¿Qué ocurre con la dimensión del tórax?Luego presten atención a los movimientos durante su espiración.- ¿Qué percibieron?- ¿Qué variaciones se han producido en las dimensiones de su tórax?Con un cronómetro o reloj con segundero, cuenten las veces que el compañero inspira durante1 minuto. Repitan el procedimiento con otros 5 compañeros y registren los resultados.Una vez tomados los datos en reposo, corran durante 3 minutos. Repitan los cálculos anteriores y registren los resultados.Comparen los datos obtenidos con los valores que indica el texto. Calculen el volumen de aire que sus compañeros ingresaron en sus pulmones en situación de reposo y de agitación.

❚ ¿Cómo simular el proceso de ventilación pulmonar en el organismo?

Para responder esta pregunta pueden armar un modelo de caja torácica con una botella plástica con tapa, un globo, una bombita de agua, un trozo de manguera, dos banditas elásticas, plastilina o masilla y una tijera.

Corten con la tijera la base de la botella.Perforen la tapa de la botella y coloquen la manguera en el orificio.Coloquen la bombita en uno de los extremos de la pajita y sujétenla bien con una bandita elástica. Enrosquen la tapa en la botella y sellen el orificio con plastilina o masilla.Corten el cuello del globo y ajústenlo en la base de la botella con otra bandita elástica.Una vez armado el dispositivo, tiren hacia abajo el globo de la base de la botella y observen. Registren los resultados.Suelten lentamente el globo, observen y registren los resultados.Empujen la base de globo hacia arriba, observen y registren los resultados.Comparen el modelo con la imagen de la página anterior y respondan:- ¿Qué representa la pajita?- ¿Qué simulan la botella y el globo de la base?- ¿Qué parte del modelo serían los pulmones?- Diseñen un cuadro para comparar las estructuras del modelo, los órganos del sistema respiratorio y el funcionamiento de ambos.

Comparen los experimentos de esta página y resuelvan:- Establezcan semejanzas entre el funcionamiento del modelo y los movimientos ventilatorios observados en el compañero.- Establezcan diferencias entre los funcionamientos anteriores.- Escriban una lista de características y capacidades de las estructuras que intervienen en la ventilación que no se presentan ni ocurren en el modelo.

actividades experimentales

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Esto decía Buffon…Georges-Louis Leclerc (1707-1788) fue un naturalista francés. Su participación como divulgador público de las ciencias fue tan

importante que el rey Luis XV lo nombró conde de Buffon (nombre más usado para referirse al naturalista).

Su obra Historia natural general y particular está compuesta por 44 volúmenes en los que escribió sobre la humanidad, la Tierra,

los cuadrúpedos, los pájaros, los minerales, los cetáceos y muchos otros organismos. Entre los fragmentos de sus descripciones

sobre la especie humana, puede leerse:

La boca y los labios son, después de los ojos, las partes del rostro que tienen más movimiento

y expresión, pues, influyendo las pasiones en estos movimientos, señala la boca sus diferentes

caracteres por las diversas formas que toma; la voz anima también esta parte, y le da más vita-

lidad que a todas las demás; el color rojo de los labios y la blancura del esmalte de los dientes

sobresalen de tal modo entre los demás colores del rostro. […]

Cuando repentinamente se piensa en una cosa deseada con ardor, o sentida con vehe-

mencia, se experimenta un estremecimiento o una opresión interior; y este movimiento del

diafragma obra sobre los pulmones, los eleva y causa una inspiración viva y pronta, que

forma el suspiro. Y cuando el alma reflexiona sobre la causa de su conmoción, sin hallar

medio de satisfacer su deseo o de dar fin a su pena, se repiten los suspiros, y la tristeza, que

es el dolor del alma, sucede a estos primeros movimientos, que van seguidos, cuando aquél

es inopinado y profundo, del llanto; entra el aire en el pecho con interrupción acelerada, y se

experimenta una especie de conmoción involuntaria, que produce reiteradas inspiraciones;

cada una de estas forma un sonido o ruido más perceptible que el del suspiro, y esto es lo que

llamamos sollozo: éstos se suceden con más rapidez que los suspiros, percibiéndose en ellos

algo del sonido de la voz, cuyos acentos son más notables en el gemido.

La risa es un sonido interrumpido de improviso y repetidas veces por una especie de conmo-

ción. En la risa inmoderada y en casi todas las pasiones violentas se abren mucho los labios; pero

en otros movimientos más suaves y tranquilos del alma se retiran los ángulos de la boca, sin que

ésta se abra, se elevan las mejillas, y en algunas personas se forma en cada mejilla, a corta dis-

tancia de dichos ángulos, un hoyo pequeño, nuevo adorno que se añade a la gracia y atractivo,

compañeros ordinarios de la sonrisa. Ésta es la señal de benevolencia, de aplauso y de satisfac-

ción interior, aunque también suele ser indicio de mofa y desprecio; pero cuando la sonrisa es

maligna, se estrechan los labios uno contra el otro por un movimiento del labio inferior. […]

Hacen salir los colores al rostro el gozo, el orgullo, el rubor y la cólera, y lo dejan pálido de

temor, la tristeza y el espanto. Esta alteración del color del rostro es absolutamente involuntaria;

manifi esta, sin consentimiento del alma, su situación, y es efecto de la sensación, en la cual no

tiene voluntad un dominio completo, aunque puede mandar en todo lo demás. Si bien basta

un instante de refl exión para contener los movimientos musculares del rostro en las pasiones,

y aun para modifi carlos a su arbitrio, no es posible impedir la alteración del color, porque

depende de un movimiento de la sangre, ocasionado por la acción del diafragma, que es el

principal órgano de la sensación interior. Ariel Rojo: El príncipe del conocimiento - Georges Louis de Buffon,

México, Pangea Editores, 1992 (adaptación).

¿Qué quiso decir Buffon con…?

Cosa deseada con ardor o sentida con vehemencia: en el lenguaje de la época de Buffon, esta expresión significa “cuando tenemos muchas ganas de que pase algo”, “cuando pensamos mucho en alguien o en algo”, o “cuando deseamos mucho ver a alguien”.Estremecimiento: sensación de temblor, sacudida nerviosa o sobresalto en el ánimo.Opresión interior: sensación de presión en el pecho con dificultad de respirar.Conmoción: sensación de perturbación violenta del ánimo o del cuerpo.Inopinado: sin pensarlo, involuntario.Inmoderada: sin medida o moderación.Benevolencia: simpatía y buena voluntad hacia las personas.Mofa: burla con palabras o señales que se hace de alguien o de algo.Cólera: enojo, enfado.Aun para modificarlos a su arbitrio: con esta expresión Buffón explica que no se puede elegir sonrojarse o no sonrojarse porque es una acción involuntaria.

Actividades

❚ Lean el texto de Buffon y resuelvan las consignas:- ¿Qué ideas comunica en su texto?- Comparen las propiedades del diafragma según el naturalista francés y el conocimiento actual.- ¿Qué oración o fragmento les llamó la atención? ¿Por qué?- ¿Por qué creen que se propuso la lectura de este texto en el capítulo?

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72 | 2 Entrada, transformación y salida de materia

Ciclo respiratorioUn ciclo respiratorio está comprendido por una inspiración y una espiración. En cada

ciclo ingresa a los pulmones aproximadamente 0,5 litros de aire. Esa cantidad de aire se deno-

mina volumen de aire corriente.

Un adulto realiza 20 000 ciclos respiratorios en un día. Si se pesara la totalidad de aire

incorporado en todos esos ciclos respiratorios, se estimaría que la persona inhaló aproxima-

damente 15 kilos de aire en 24 horas. Ese valor es seis veces mayor que el peso de comida y

de agua que una persona incorpora en un día.

Al realizar una inspiración profunda, llenando bien los pulmones, ingresan entre 2,5 litros

a 3 litros de aire. Esa cantidad de aire se llama volumen de reserva inspiratoria.

Si se realiza una espiración forzada, es decir, tratando de expulsar todo el aire que contie-

nen sus pulmones, se exhala entre 1 litro y 1,5 litros. Esa cantidad de aire se denomina volu-

men de reserva espiratoria.

La suma de los volúmenes de reserva inspiratoria y espiratoria da un valor aproximado a

los 3,5 litros y 4,8 litros. Esa cantidad de aire se denomina capacidad vital.

Durante una espiración forzada es imposible expulsar todo el aire de los pulmones. Estos

órganos nunca quedan sin aire porque en los alvéolos se retiene cierto volumen mínimo de

este material. Esa cantidad permanente de aire se denomina volumen residual de aire, y su

valor se aproxima a los 1,5 litros.

La capacidad vital depende en gran medida de la elasticidad de los pulmones. A medida

que los pulmones pierden elasticidad con los años, o como consecuencia de alguna enferme-

dad, el volumen residual aumenta y la capacidad vital disminuye.

La capacidad pulmonar total se obtiene con la siguiente operación:

Volumen de reserva inspiratoria + Volumen de reserva espiratoria = Capacidad vital

3 litros + 1,5 litros = 4,5 litros

Capacidad vital + Volumen residual = Capacidad pulmonar total

4,5 litros + 1,5 litros = 6 litros

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Control del sistema respiratorio

Si bien es posible hacer una inspiración o una espiración cuando queremos, normalmente

los ciclos respiratorios se producen de manera inconsciente o involuntaria, en forma rítmica

y automática.

Una región del sistema nervioso, el centro respiratorio, coordina la contracción y la

relajación de los músculos que intervienen en la ventilación pulmonar (el diafragma y los mús-

culos intercostales).

En reposo, la cantidad de dióxido de carbono que produce el cuerpo es liberado hacia el exterior al espirar.

Cuando aumenta la actividad física, el cuerpo produce mayor cantidad de dióxido de carbono que en reposo.

El aumento en la concentración de dióxido de carbono es detectado por unos sensores ubicados en la pared interna de algunos vasos sanguíneos. Esa información estimula el centro respiratorio y desde allí se provoca el aumento de la frecuencia de los ciclos

A medida que el dióxido de carbono es eliminado del cuerpo, disminuye su concentración en la sangre. Los sensores detectan esta reducción y el centro respiratorio provoca la disminución de la frecuencia de los ciclos cardíacos hasta el valor de reposo.

Actividades❚ ¿Por qué no es posible

contener la respiración

durante un tiempo

prolongado?

Observen los esquemas y respondan.

¿Por qué estornudamos,

bostezamos y tenemos hipo?

En el estornudo, el hipo y el bostezo interviene el sistema respiratorio.El estornudo despeja de impurezas las vías respiratorias. El aire se acu-mula detrás de las cuerdas vocales cerradas y, en milésimas de segundo, se abren y por ellas sale una bocana-da de aire a 160 km/h.El hipo se produce cuando el diafrag-ma se contrae repentinamente, entra aire en los pulmones, y las cuerdas vocales se cierran con un ruido característico (¡hic!).A través de la gran b ocanada de aire que sale de los pulmones durante un bosteo, se libera gran cantidad de dióxido de carbono acumulado en el cuerpo.

Centro Respiratorio

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Síntesis de la estructura y dinámica del sistema respiratorioLa estructura del sistema respiratorio y los procesos en los que interviene pueden ser

resumidos en un esquema como el siguiente:

Actividades❚ Escriban un texto que relacione los conceptos usados en el esquema.

DinámicaComposición

Sistema respiratorio

Vías respiratorias Ventilación pulmonarPulmones Hematosis

Cantarle al cuerpo

En la literatura argentina, varios autores han dedicado poemas al cuerpo. Algunos enlazaron armónicas palabras para elogiar el organismo del ser querido; otros, en cambio, las entramaron con una visión irónica.Baldomero Fernández Moreno (1886-1950) fue médico rural en Chascomús y en el barrio porteño de Floresta. Escribió poesía sobre temas de la vida cotidiana, la ciudad y el campo con notable calidad literaria. En 1936 ganó el Premio Nacional de Literatura y, en 1939, el Premio de Honor de la Sociedad Argentina de Autores.

Soneto a tus víscerasHarto ya de alabar tu piel dorada,Tus externas y muchas perfecciones,Canto al jardín azul de tus pulmonesY a tu tráquea elegante y anillada.

Canto a tu masa intestinal rosadaAl bazo, al páncreas, a los epiplones,Al doble filtro gris de tus riñonesY a tu matriz profunda y renovada.

Canto al tuétano dulce de tus huesos,A la linfa que embebe tus tejidos,Al acre olor orgánico que exhalas.

Quiero gastar tus vísceras a besos,Vivir dentro de ti con mis sentidos...Yo soy un sapo negro con dos alas. (B. Fernández Moreno)

Con-Ciencia y Arte

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Desequilibrios en el sistema respiratorio

Algunas enfermedades afectan la estructura y el funcionamiento del sistema respiratorio.

Bacterias, virus y principalmente el cigarrillo son causantes de enfermedades de las vías res-

piratorias y de los pulmones.

BronquitisSe denomina bronquitis a la inflamación de los bronquios. Los agentes causales de la

enfermedad son variados: virus, bacterias, polvo del ambiente, sustancias que se encuentran

en el aire contaminado y el humo del cigarrillo.

La bronquitis se caracteriza por la aparición de flemas que obstruyen las vías respiratorias

y el cuerpo elimina a través de la tos.

TuberculosisLa tuberculosis es una enfermedad producida por un tipo de bacterias llamadas bacilos

de Koch. Habitualmente, estas bacterias son transportadas por el aire e ingresan a las vías

respiratorias. Una vez dentro del organismo, los bacilos se alojan en los pulmones y alteran

su estructura y capacidad de ventilación. La persona enferma tiene fiebre, tos seca, transpira

mucho y adelgaza. Sin embargo, si la enfermedad es diagnosticada a tiempo, es curable.

La vacuna antituberculosa o BCG (Bacilo Calmette-Guérin) es la mejor prevención para

esta enfermedad. Se aplica por vía oral antes de los 10 días de vida y cuando el niño ingresa a

la escuela primaria (aproximadamente a los 6 años).

NeumoníaLa neumonía es provocada por bacterias y por virus y como consecuencia los pulmones

se inflaman*. Como los alvéolos se llenan de mucus y líquido, se dificulta el intercambio de

gases.

Los síntomas son muy similares a los de una gripe: fiebre, dolor de cabeza, enrojecimiento

de la garganta y tos.

Esta enfermedad se contagia a través de pequeñas gotas que expulsa la persona enfer-

ma cuando habla, tose o estornuda, o por el uso de objetos contaminados, como vasos,

bombillas o cubiertos.

TabaquismoLas sustancias tóxicas del humo del cigarrillo ocasionan dos enfermedades graves: enfi-

sema y cáncer de pulmón. Ambas se previenen si no se toma el hábito de fumar.

Se denomina enfisema al deterioro de las paredes de los alvéolos. Esta enfermedad dis-

minuye la elasticidad de los pulmones y deteriora las paredes de los alvéolos. Como conse-

cuencia de esto, se reduce el intercambio de gases y el enfermo respira con dificultad.

La mayoría de los casos de cáncer de pulmón son producidos por el tabaquismo. La

persona enferma pierde su capacidad respiratoria debido a un grupo de células que crecen

veloz y anormalmente.

Para este tipo de enfermedades es fundamental detectarlas a tiempo. Para esto, las radio-

grafías de pulmón resultan eficaces. Pero la única medida preventiva es evitar el tabaquismo e

inhalar el humo del cigarrillo de personas que fuman cerca.

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Comprender e integrar1. Lean las preguntas de apertura del capítulo 2 e intenten res-ponderlas con lo que aprendieron.

2. ¿Cómo estudiar en Ciencias Naturales?

En ciencias, la mayoría de los textos explicativos comunican conocimientos científicos con relaciones de causa-consecuencia.

Para estudiar este tipo de textos es muy útil identificar las relaciones causa-consecuencia y representarlas en una trama de conceptos.Si en el texto aparece otro tipo de relaciones, por ejemplo, las características correspondientes al objeto que se describe, también podrán representarse en la trama.Para elaborarlas, conviene seguir la serie de pasos que se propo-nen con el siguiente ejemplo.Supongan que el texto que tienen que estudiar es el siguiente:

“Éste es un buen lugar para mencionar el peligro que plantea el monóxido de carbono (CO), que puede provenir de un horno de funcionamiento defectuoso o de quemar combustibles como el carbón o el kerosén sin la ventilación adecuada. El CO se com-bina con la hemoglobina con mayor afinidad que el O2. De este modo, el CO destruye la capacidad de la hemoglobina para trans-portar y liberar el O2, a los tejidos del organismo. La víctima pier-de el conocimiento y puede morir por falta de O2 en el cerebro.”Fragmento de Vida. La Ciencia de la Biología, de Purves, Sada-va, Orians y Heller, Buenos Aires, Editorial Médica Panamericana, sexta edición, página 858.

Pasos para elaborar una trama de conceptos

a. Extraer las ideas del texto. Por ejemplo:

El monóxido de carbono (CO) es peligroso.El monóxido de carbono proviene de hornos que funcionan mal.El monóxido de carbono proviene de quemar combustibles (car-bón o kerosén) sin ventilación adecuada.El monóxido de carbono tiene mayor afinidad con la hemoglobina que el O2.El monóxido de carbono destruye la capacidad de la hemoglobi-na para transportar oxígeno (O2) hacia los tejidos del organismo.La falta de oxígeno en el cerebro produce pérdida del conoci-miento y muerte.

b. Señalar los conceptos incluidos en las ideas anteriores.

El monóxido de carbono (CO) es peligroso para la salud.El monóxido de carbono proviene de hornos defectuosos.El monóxido de carbono proviene de la combustión de combusti-bles (carbón o kerosén) sin ventilación adecuada.El monóxido de carbono tiene mayor afinidad con la hemoglobina que el oxígeno (O2).El monóxido de carbono destruye la capacidad de la hemoglobi-na para transportar oxígeno hacia los tejidos del organismo.La falta de oxígeno en el cerebro produce pérdida del conoci-miento y muerte.

c. Seleccionar y ordenar los conceptos estableciendo relaciones de causa y consecuencia.

Causa 1: combustión sin ventilaciónConsecuencia 1: monóxido de carbono

Causa 2: monóxido de carbonoConsecuencia 2: hemoglobina

Causa 3: hemoglobina combinada con monóxido de carbonoConsecuencia 3: falta de oxígeno en la sangre.

Causa 4: falta de oxígeno en la sangre.Consecuencia 4: pérdida del conocimiento y muerte.

d. Destacar los conceptos y establecer las relaciones entre ellos con flechas y frases cortas.

Causa

sC

onse

cuenci

as

combustiónsin ventilación

se combina con provoca puede llegar a causar

falta de oxígenoen la sangre

pérdida de conocimiento y muerte

hemoglobina combinadacon monóxidode carbono

falta de oxígenoen la sangre

monóxidode carbono

hemoglobina

produce

monóxidode carbono