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CAPÍTULO 8. LOS SERES VIVOS Y LA ENERGÍA: DIGESTIÓN Y METABOLISMO. DIGESTIÓN.

Todos los seres vivos necesitan un aporte de energía que les permita mantener en orden su compleja estructura. Todo el conjunto de reacciones químicas que se desarrollan en el organismo para su existencia es el metabolismo. Hay dos tipos de seres vivos:

• AUTÓTROFOS (PLANTAS). Obtienen la energía a través de la fotosíntesis. Obtienen materia orgánica a partir de la luz del Sol y sustancias inorgánicas. Gracias a ellos la energía solar y los productos inorgánicos pasan al mundo biótico. Los organismos fotosintéticos llevan a cabo la fotosíntesis en las células que están dotadas de cloroplastos. La energía del sol pasa a ser energía química (carbohidratos) utilizando agua y dióxido de carbono.

• HETERÓTROFOS. Son organismos que obtienen la energía a partir de la materia orgánica producida por los autótrofos. Para obtener esta energía tienen que alimentarse de estas materias orgánicas y desarrollar una serie de procesos dentro del metabolismo.

RESPIRACIÓN CELULAR. Las células tienen unos componentes llamados mitocondrias. Dentro de ellas se degrada la materia orgánica y se libera energía contenida en los enlaces químicos. La respiración celular constituye este proceso. Se consume además oxígeno y se produce dióxido de carbono y agua. Reacciones de oxidación-reducción.

• Son las reacciones que se llevan a cabo tanto en reacciones que captan energía (fotosíntesis) como en las que se libera (glucólisis, respiración celular). La oxidación es la pérdida de un electrón de un átomo o molécula. Se llama así porque normalmente el que capta los electrones es el oxígeno. La reducción es la adición de un electrón.

• La oxidación y la reducción sucede simultáneamente porque el electrón que sale de la oxidación es usado para la reducción de otro átomo o molécula. Por ejemplo: La glucosa se oxida, libera hidrógeno que se combina con el oxígeno y produce agua. En la fotosíntesis el agua se oxida libera hidrógeno que gana el dióxido de carbono y produce glucosa.

La energía almacenada en los enlaces químicos de la molécula no se libera de golpe. Hay mecanismos controlados por enzimas que liberan gradualmente esa energía de los enlaces químicos.

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ALIMENTACIÓN Y NUTRICIÓN ALIMENTACIÓN. Proceso mediante el cual tomamos las sustancias necesarias para la nutrición. NUTRICIÓN. Conjunto de procesos en los que el cuerpo coge lo aportado por la alimentación y lo usa para formar su estructura y mantener sus funciones vitales. ¿Cuál es el objetivo de la nutrición? El objetivo de la nutrición es la de obtener energía a través de los glúcidos, lípidos (grasas) y proteínas. Obtener materiales de síntesis y renovación de la propia estructura orgánica (nutrientes como las proteínas formadas por aminoácidos). Obtener sustancias vitales para la regulación de procesos químicos, vitaminas y minerales. ¿Cómo sería una alimentación correcta? Sería la ingesta de los nutrientes necesarios para aportar energía, materiales y reguladores adecuados a cada individuo. Una correcta alimentación debe tener una variedad de nutrientes y sobretodo nutrientes esenciales. ¿Qué son nutrientes esenciales? Son nutrientes necesarios y vitales para un organismo, pero que no pueden ser sintetizados por él o lo hace de modo insuficiente. Deben incluirse en la dieta. En los seres humanos algunos nutrientes esenciales son: ácidos grasos (linoleico y linolénico), omega-3 y omega-6, 8 aminoácidos, vitaminas y algunos minerales. TIPOS DE ALIMENTOS

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TIPOS DE NUTRIENTES POR COMPOSICIÓN QUÍMICA NUTRIENTES ORGÁNICOS. GLÚCIDOS O CARBOHIDRATOS.

• Son de fácil y rápida asimilación aunque produzcan menos energía que las grasas. • Están formados por carbono, hidrógeno y oxígeno. • Se sintetizan en las plantas a partir del dióxido de carbono, agua y la acción de los

rayos solares (fotosíntesis). • El exceso de carbohidratos aparece almacenado en la planta en forma de frutas,

tubérculos, semillas y raíces. • Los animales obtienen los carbohidratos gracias a las plantas que consumen.

Carbohidratos según su composición.

• Monosacáridos como las hexosas o pentosas. Los más importantes según el punto de vista de la nutrición. Ejemplo de hexosas son la glucosa, fructosa, galactosa, etc. Ejemplo de pentosas son la ribosa. Son de fácil asimilación y aportan directamente energía al organismo.

• Polisacáridos. Largas cadenas de monosacáridos. Son moléculas de reserva energética. Son el glucógeno en los animales y el almidón en los vegetales. Otros polisacáridos tienen función estructural en las plantas: La celulosa.

Tipos de carbohidratos desde el punto de vista nutricional. • Aprovechables. Son aquellos que pueden ser utilizados y asimilados (metabolizados) por

el organismo: monosacáridos Glucosa, fructosa, ribosa , disacáridos lactosa, maltosa . Están presentes en las frutas, leche, verduras, miel, etc. Polisacáridos presentes en el almidón de los cereales, tubérculos, pan, pastas, legumbres y hortalizas.

• No aprovechables. Son nutrientes no asimilables por el organismo. Las enzimas digestivas no pueden descomponerla. Están presentes en las paredes vegetales. Estos nutrientes se engloban en un término que denominamos fibra. Son principalmente la celulosa y la lignina. La presencia de fibra en nuestro organismo cumple una función reguladora de las heces en el intestino grueso y favorece la prevención de enfermedades digestivas, cardiovasculares y metabólicas como apendicitis, cáncer de colon… Alimentos con fibra: Cereales integrales, legumbres, verduras, frutas, etc.

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LÍPIDOS. Los lípidos incluyen grasas, fosfolípidos y colesterol.

• Las grasas son la principal fuente de reserva energética. Produce 9.4 Kcalorias por gramo frente las proteínas y carbohidratos 4.1 kcal.

• Son más difíciles de asimilar.

¿Cuáles son las grasas que consumimos mayoritariamente? Son triglicéridos formados por una molécula de glicerol y tres moléculas unidas de ácidos grasos. Hay ácidos grasos como el omega-3 y omega-6 que son esenciales para el ser humano. Necesita ingerirlos ya que no podemos sintetizarlos o lo hacemos en muy pocas cantidades. ¿Dónde están presentes los ácidos grasos insaturados? Están presentes en los vegetales y son esenciales para el ser humano porque son precursores de moléculas de gran actividad biológica. ¿Qué otra función tienen los ácidos grasos? A parte de la energética, los ácidos grasos tienen papel importante en la composición de los fosfolípidos y esfingolípidos que forman la membrana celular de todas las células. También está el colesterol que es un lípido del grupo de los esteroides. Precursor de importantes hormonas. Está el endógeno que es el que produce el mismo organismo, y el exógeno que se obtiene de ciertos alimentos. ¿Por qué tenemos grasas? Las grasas constituyen la fuente de energía a medio y largo plazo. Cuando ingerimos más carbohidratos de los necesarios, se almacenan temporalmente en forma de glucógeno y de forma más permanente en las grasas. De forma contraria, cuando no se ingieren suficientes nutrientes para energía, 1º se gasta el glucógeno y luego se degradan las grasas para suministrar esa falta de energía. PROTEÍNAS. Las proteínas están formadas por aminoácidos. Tenemos 20 aminoácidos diferentes que forman todas y cada una de las proteínas. Los humanos sólo podemos sintetizar 12. Los 8 restantes que también son necesarios se los conocen por aminoácidos esenciales. En el caso del hombre son: Lisina, triptófano, treonina, metionina, fenilalahina, valina, leucina e isoleucina ( los bebés requieren histidina). ¿Qué pasa si falta un aminoácido cualquiera en nuestra dieta? Pues pasaría que el proceso de síntesis de las proteínas que lo llevasen no se podría llevar a cabo. ¿Cuál es la mejor fuente de aminoácidos esenciales? Aunque no de forma completa, las proteínas vegetales son una importante fuente de aminoácidos esenciales. Su aporte en conjunto con ciertos alimentos como judías o arroz, constituyen la base casi perfecta de aminoácidos esenciales. Sin embargo, por la calidad nutritiva de sus proteínas, las de origen animal aportan todos los aminoácidos esenciales, por tanto, tienen un valor nutritivo superior al de las proteínas vegetales.

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¿Cuál es el aporte medio de proteínas en el ser humano? La dieta de un adulto normal debe tener un mínimo proteico óptimo de 56 gr cada día en el hombre y 44 gramos por día en la mujer. Al menos el 40 % de las proteínas deberían ser animales por su calidad nutritiva. VITAMINAS. Son nutrientes funcionales. Actúan como catalizadores biológicos necesarios en muchas reacciones vitales del organismo. Se las considera micronutrientes ya que se precisan en cantidades pequeñas. ¿Puede el ser humano sintentizarlas? El ser humano por sí solo no puede sintetizar vitaminas. Necesita adquirirlas en su alimentación o como suplemento de la alimentación. Lo que sí es cierto es que vitaminas como la K, B1, ácido fólico y B12, pueden ser sintetizadas por las bacterias intestinales. Del mismo modo la vitamina A puede sintetizarse a partir de los carotenos que son precursores o provitaminas. La vitamina D puede sintetizarse por sus provitaminas por exposición al Sol. Conclusión de esto es que de forma indirecta, ya sea por ayuda de bacterias, o por provitaminas, el ser humano puede obtener algunas por cuenta propia. ¿Cómo se clasifican las vitaminas? Se pueden clasificar en hidrosolubles y liposolubles. Se las puede nombrar por letras (A, B…), por su estructura química (retinol) o por la enfermedad que provoca su carencia (vitamina antixeroftálmica).

• VITAMINAS LIPOSOLUBLES. A,D,E, K. Suelen absorberse junto con los lípidos de la dieta. Se almacenan en el organismo y no se eliminan por la orina. Esto puede provocar que si se produce un exceso, se produzca un cuadro clínico de toxicidad. Su absorción puede interferirse por la ingesta de productos del tipo laxante o antibióticos.

• VITAMINAS HIDROSOLUBLES. B1, B2, B6, Ácido fólico, B12, Ácido pantoténico, BIOTINA, C, Ácido nicotínico. Se eliminan por la orina. Su consumo excesivo, por tanto, no reviste toxicidad.

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NUTRIENTES INORGÁNICOS. AGUA. Razones por las que el agua es tan importante para la vida:

1. Es el medio en el cual transcurren las reacciones metabólicas en las que intervienen las enzimas. Éstas requieren un medio acuoso para su actuación.

2. El agua es el medio a través del cual entran y salen de la célula los productos tanto para el metabolismo como para deshacerse de los derechos producidos.

El agua del organismo humano representa entre el 50 % y el 60% del peso corporal. Esta cifra puede subir hasta el 80% en los bebés. Los tejidos que más agua contienen son los musculares (80%) y los que menos, los tejidos grasos o adiposos (15%). Cuanto más graso es un tejido, menos agua acumulará. ¿Cómo se reparte este porcentaje de agua en el organismo?

— Se distingue entre agua extracelular que tiene el 20% repartido en la sangre (5%) y en los tejidos conjuntivos, cartílagos, huesos, el líquido cefaloraquídeo y líquido intersticial (15%).

— Agua intracelular 40 %.

¿Cómo se realiza el aporte de agua al organismo? Se hace a través de la ingesta directa del líquido, a través de las comidas (como frutas y verduras) y como producto resultante del metabolismo de los nutrientes (agua metabólica). El contenido hídrico del cuerpo se mantiene constante existiendo un equilibrio entre las ingestas y pérdidas. Factores que indiquen las necesidades de agua. Por un lado están los factores externos o exógenos como pueden ser el calor, la actividad del individuo, alimentación… Por otro tenemos los factores internos o endógenos, que engloba la actividad metabólica del sujeto, la sudoración, el ph interno … MINERALES. Se distinguen entre:

• Macroelementos. Se requieren cantidades relativamente grandes. • Microelementos, oligoelementos o micronutrientes. Se requieren cantidades pequeñas.

Función principal de los minerales.

— Función reguladora. Como catalizadores enzimáticos, control osmótico, parte de proteínas…

— Función plástica. Forman parte de la estructura de tejidos como el óseo (calcio).

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Clasificación de los minerales en función de la cantidad necesaria para vivir: MINERALES ESENCIALES. 100mg/día mínimo.

� CALCIO.

Imprescindible para la formación de los huesos y dientes. Participa en el metabolismo del hierro y de la vitamina D. Interviene también en el mantenimiento del tono muscular, transmisión sináptica, coagulación de la sangre y permeabilidad de la membrana celular.

� FÓSFORO.

Componente estructural en las proteínas de las membranas celulares, en los fosfolípidos, DNA y RNA y en las moléculas de intercambio energético ATP y ADP.

� HIERRO. Se encuentra mayormente en la hemoglobina y su función es vital para el transporte de oxígeno. Se encuentra también en la médula ósea, bazo e hígado.

� SODIO. Regulador de la presión osmótica y del mantenimiento del pH.

� MAGNESIO. La mayoría está en el esqueleto, habiendo también una concentración de un 20% en el tejido muscular. Es necesario para la contracción muscular.

� POTASIO. Interviene en la síntesis de glucógeno y metabolismo de la glucosa. También regula pH de la sangre y equilibrio osmótico.

� AZUFRE. Forma parte de aminoácidos esenciales como la metionina, cistina y cisteína.

MINERALES NO ESENCIALES. Menos de 10 mg/día

� COBRE. Ayuda al hierro a que éste forme parte de la hemoglobina.

� YODO. Su presencia es importante para el buen funcionamiento de la glándula tiroidea en la producción de hormonas como la tiroxina de papel importante en la regulación de la velocidad metabólica.

� MAGNESIO. Interviene en el crecimiento óseo, elasticidad de los cartílagos, cofactor de enzimas del metabolismo de los carbohidratos, grasas y proteínas.

� FLUOR

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Ayuda a endurecer el diente y a protegerlo de la caries.

TIPOS DE ALIMENTOS POR SU FUNCIÓN. Se habla de alimentos energéticos, alimentos plásticos y alimentos reguladores. Alimentos energéticos. Aportan carbohidratos y grasas, actúan como fuente y reserva energética. Cabe destacar que la energía de los alimentos se mide en unidades de 1000 calorías o kilocalorías. Una caloría es la energía necesaria para elevar la temperatura de 1 gr de agua en 1º Celsius. Las necesidades energéticas dependen de varios factores:

1. El metabolismo basal. Es la energía mínima necesaria para mantener la actividad involuntaria de las funciones vegetativas como la respiración, circulación, etc. Para calcular esta cantidad de energía, se habla de condiciones de ayuno de 12 h. reposo absoluto y una temperatura ambiente de 22 ºC.

2. La actividad física. Es la causa de mayor incremento del gasto energético. Sobre las necesidades basales, se necesita un 30 % para gente sedentaria, un 60% para una actividad moderada, y hasta un 100% para gente con una altísima actividad.

Alimentos plásticos. Función principal de estos alimentos es la de aportar los nutrientes necesarios para formar o recomponer tejidos del organismo. Son las proteínas y minerales. Alimentos funcionales o reguladores. Su función es la de facilitar las reacciones metabólicas celulares. Son las vitaminas, minerales, proteínas (cuyos aminoácidos sirven para crear las enzimas de nuestro organismo). DIETA EQUILIBRADA. Elementos necesarios para una dieta sana y equilibrada:

1º) La principal fuente de energía deben ser los carbohidratos y grasas. 2º) Debemos consumir proteínas para producir las propias nuestras y también pueden

proporcionarnos energía pero es menos recomendable.

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3º) Tenemos que tomar las cantidades necesarias de vitaminas y minerales necesarios para la actividad metabólica.

4º) Debemos siempre estar bien hidratados, beber mucha agua porque en ella se desarrolla toda la actividad metabólica.

PROCESOS DIGESTIVOS EN EL HOMBRE. Cuando comemos, el organismo comienza una serie de procesos para transformar el alimento en nutrientes. Este proceso de transformación del alimento en pequeñas partículas absorbibles por los vasos sanguíneos y linfáticos es la digestión. Podemos distinguir la digestión mecánica y la química.

— Entendemos la digestión mecánica como el proceso físico de triturar el alimento con la boca y mezclarla con la saliva y moverla por todo el aparato digestivo.

— La digestión química se lleva a cabo a lo largo de todo el proceso digestivo. Es donde intervienen las diferentes enzimas digestivas específicas.

Estructura del aparato digestivo. El aparato digestivo está formado por un tubo largo de aproximadamente 8 m de longitud. Está abierto al exterior por la boca y el ano. A el se conectan una serie de órganos digestivos como las glándulas salivales, páncreas, hígado y vesícula biliar. ¿Cómo se mueve el alimento a través del aparato digestivo? Una vez que hayamos tragado el alimento, este avanza por el tubo digestivo mediante unas contracciones musculares involuntarias llamadas peristaltismo. Funciones y procesos del aparato digestivo (digestión). BOCA.

• En la boca empieza el proceso de digestión química y mecánica. Nuestros dientes y muelas trituran el alimento y lo mezclan con la saliva que segrega la lengua y mucus que facilita que el alimento sea deglutido (tragado).

• Llamamos deglución al paso de la comida desde la boca al esófago y al estómago.

¿Qué contiene la saliva? Contiene el mucus que lubrica el bolo alimenticio para la deglución y amilasa que comienza a descomponer los almidones en disacáridos. ¿Cómo se regula su producción? La producción de saliva está regulada por el sistema nervioso autónomo que responde al estímulo de comida en la boca, al olor de la comida o la simple idea de comer. De la boca el alimento pasa al esófago. Tubo musculoso que lleva la comida al estómago mediante contracciones peristálticas de un esfínter llamado cardias. ESTÓMAGO Una vez que el alimento pasa al esófago, este lo conduce hasta el estómago.

• El estómago es un saco flexible y musculoso cuyas paredes interiores están cubiertas por células epiteliales.

• Las células epiteliales segregan el jugo gástrico compuesto por: — MUCUS. Protege las paredes del ácido clorhídrico.

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— ÁCIDO CLORHÍDRICO. Actúa disolviendo los tejidos fibrosos y conjuntivos del alimento. Su presencia permite que el pepsinógeno se convierta en pepsina. La pepsina es una enzima que rompe enlaces peptídicos de las proteínas, y por tanto, las descompone.

• Al estómago también llega saliva que con la amilasa contribuye a la digestión de los hidratos de carbono.

• Del mismo modo las grasas son digeridas por las lipasas que provienen del intestino delgado (duodeno).

¿Cómo está regulada la función del estómago?

• Se regula por el sistema nervioso autónomo y endocrino. • Cuando la comida está en la boca, el estómago ya está produciendo jugo gástrico. • Las proteínas que llegan al estómago estimulan las células gástricas haciendo que

segreguen la gastrina. La gastrina se libera a la sangre. Parte de esta hormona vuelve al estómago y estimula para que produzca más jugo gástrico y más contracciones del estómago.

Una vez que finaliza la digestión estomacal, la comida es una masa semilíquida que pasa por peristáltico hacia el primer tramo de intestino delgado a través del píloro. El duodeno. INTESTINO DELGADO.

• Es en el duodeno donde recae la mayor actividad intestinal. • Está formado por pliegues en las paredes internas llamados vellosidades. A su vez estos

pliegues tienen otros mucho más pequeños llamados microvellosidades. Con esto se consigue una mayor superficie de contacto en un mínimo espacio, y por tanto, un mayor índice de absorción.

¿Cómo realiza la digestión química el intestino delgado?

• Se realiza por la acción de la bilis del hígado (vesícula biliar). — Emulsiona las grasas para mejor acción enzimática. — Contiene bicarbonato sódico que resta acidez del jugo gástrico.

• Jugo pancreático. — Sus amilasas siguen degradando el almidón a glucosa.

• Lipasa. — Hidroliza (añaden agua y rompen las moléculas) las grasas a glicerina y ácidos

grasos. • Proteinasas.

— Descomponen la proteína en polipéptidos. • Peptidasas.

— Descomponen los polipétidos en aminoácidos. Regulación mecánica. La solución alimenticia que está en el intestino delgado está continuamente mezclándose y moviéndose junto con los jugos intestinales por contracciones peristálticas. ¿Cómo se regula la actividad del intestino delgado? Está regulada por la acción hormonal y por el sistema nervioso autónomo.

• La presencia de jugos gástricos estimula la secreción del duodeno de secretina. Secretina: Hormona que hace que el páncreas y el hígado segreguen fluidos que protegen de la acidez del jugo gástrico estomacal.

• La presencia de ácidos grasos y aminoácidos estimula la producción de la colecistocinina

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Colecistocinina: Estimula la vesícula biliar del hígado y el páncreas para trabajar sobre la digestión de grasas y proteínas y proteger el intestino de los ácidos estomacales.

• El movimiento de contracción del intestino delgado se lleva a cabo mediante la estimulación del sistema parasimpático. El movimiento de relajación se lleva a cabo por el sistema simpático.

ABSORCIÓN INTESTINAL. Al final del proceso digestivo, se tienen nutrientes como las sales minerales, aminoácidos, grasas, agua, vitaminas, etc, además de materiales no digeribles como la celulosa. El movimiento peristáltico del intestino hace que toda la masa alimenticia se ponga en contacto con las vellosidades y microvellosidades, y se produzca la absorción de nutrientes.

• Las microvellosidades absorben por difusión y transporte activo los monosacáridos. Los dipéptidos y aminoácidos son absorbidos por transporte activo. Todas estas moléculas pasan a la sangre desde los capilares de las vellosidades hasta la vena porta hepática y de ahí al hígado. Los ácidos grasos de molécula pequeña también son absorbidos de esta manera.

• Los ácidos grasos más grandes y el colesterol de baja densidad (LDL) pasa primero por el sistema linfático y luego a la sangre.

PAPEL DEL HÍGADO EN LA DIGESTIÓN. Las sustancias absorbidas llegan hasta el hígado. En el hígado los hepatocitos metabolizan los nutrientes y vierten sus productos a la sangre. Funciones importantes del hígado.

• El hígado desempeña papel fundamental en el mantenimiento del nivel de glucosa en sangre, por la acción del páncreas que segrega hormonas como insulina y glucagón. Convierte metabólicamente algunos monosacáridos en glucógeno y grasa.

• El exceso de aminoácidos los convierte en glucosa. • Procesa aminoácidos que luego se usarán en la síntesis de proteínas. • Degrada aminoácidos que sobran por la urea (excretada por los riñones). • Fabrica las proteínas plasmáticas (la sangre). • Produce lipoproteínas como las LDLs y las HDLs que transportan colesterol y sustancias

no solubles en agua por la sangre. • Almacena vitaminas liposolubles A, B y E.

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• Produce Bilis hepática que almacena en la vesícula biliar (necesaria en la digestión). • Degrada la hemoglobina de los glóbulos rojos dañados o muertos a una sustancia

llamada bilirrubina que será excretada a través del tubo intestinal. • Degrada otros productos como el alcohol.

Mucho alcohol provoca excesivo trabajo para oxidar el exceso y los hepatocitos no pueden trabajar en otras sustancias como la glucosa. ¿Qué pasa entonces? Pues que se almacenan en forma de grasas. Estas grasas a su vez hace que el hígado trabaje más para degradarlas y al final se resienta en una cirrosis hepática por ejemplo

PROCESOS DIGESTIVOS EN EL INTESTINO GRUESO. ¿Cuál es el principal papel? Es la absorción de agua y elementos minerales que no hayan sido absorbidos por el intestino delgado. Después de pasar por él, lo que queda es una masa semisólida de productos de desecho, fibras, cartílagos, celulosa, excreciones, bacterias, pigmentos biliares, etc. Todo esto constituyen las heces y son expulsadas a través del ano.

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METABOLISMO. LAS CÉLULAS UTILIZAN ENERGÍA CONTENIDA EN EL ALIMENTO: PROCESOS METABÓLICOS. Las células reciben la energía para realizar su trabajo de los alimentos que la almacenan (energía química) y del Sol (energía solar). Esta energía se puede transformar en movimiento, calor, etc. La energía recibida se va disipando, por tanto, el organismo debe incorporar más. Este flujo de energía es la esencia de la vida. La célula debe considerarse como un complejo sistema de transformación de energía. Pasando a escalas mayores, podemos decir que la totalidad del mundo vivo está determinada por el intercambio de energía entre los organismos que se encuentran en ella. La Tierra es un sistema abierto (el universo en su conjunto no) ya que recibe energía necesaria para la vida del Sol. ¿Por qué es posible esto? Porque los organismos fotosintéticos son capaces de utilizar la energía solar para sintetizar moléculas orgánicas complejas a partir de moléculas inorgánicas como el agua y el dióxido de carbono. La energía solar es guardada en los enlaces químicos de estas moléculas sintetizadas. Esta energía química es la que luego se utiliza para crear estructuras mayores y más complejas. ¿Cómo ocurren los intercambios de energía en los seres vivos? El intercambio energético se lleva a acabo mediante miles de reacciones químicas que se realizan en el organismo. ¿Qué nombre recibe este conjunto de reacciones? Todo el conjunto de reacciones químicas que se desarrollan en el organismo ya sea de degradación o de síntesis con intercambio de energía, se llama metabolismo. Las reacciones químicas del metabolismo pueden ser de dos tipos:

ANABÓLICAS (FASE CONSTRUCTIVA). Síntesis de moléculas y estructuras más complejas a partir de moléculas más sencillas. Necesita un aporte energético para este proceso que coge gastando el ATP.

CATABÓLICAS (FASE DESTRUCTIVA). Su función es reducir. De una molécula o sustancia compleja, se obtienen otras más simples con liberación de energía que se guarda en forma de ATP. El catabolismo es necesario porque:

• Aporta energía para la actividad del organismo y los procesos anabólicos. • Suministra materia prima necesaria para la fase anabólica de construcción.

Anabolismo y catabolismo son procesos complementarios:

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Del catabolismo se obtienen las moléculas y energía que luego se usan en el anabolismo para construir estructuras celulares y macromoléculas esenciales. NOTA: Todo el proceso de reacciones químicas que se dan en el metabolismo, no se llevarían prácticamente a cabo sin la presencia de los catalizadores biológicos llamados enzimas. EL ATP. En el proceso de catabolismo la energía obtenida de descomponer las estructuras complejas (glúcidos o lípidos), se almacena en el ATP. Asímismo, en el anabolismo la energía necesaria en la síntesis de nuevas estructuras es obtenida de la molécula de ATP. El ATP es, por tanto, un transportador de energía del catabolismo al anabolismo. Es adenosin trisfosfato. Nucleótido formado por una base nitrogenada (Adenina), un azúcar pentosa (con 5 átomos e carbono) la ribosa y grupos fosfato. ¿De dónde se obtiene la energía que contiene el ATP? La energía se obtiene de los enlaces químicos entre los grupos fosfato del ATP. La hidrólisis rompe esos enlaces y produce energía. La síntesis de ATP consume energía y la almacena. Con el ATP se sintetizan moléculas complejas, se transportan otras, tenemos energía para movernos. REACCIONES CATABÓLICAS. GLUCÓLISIS.

• Lisis o ruptura de la glucosa. Tiene lugar en el citosol citoplasmático (citoplasma). • En este proceso la glucosa es degradada sin presencia de O2 (anaeróbicamente) a 2

moléculas de acido pirúvico (CH3-CO-COOH) y se obtienen 2 moléculas de ATP. RESPIRACIÓN CELULAR. El ácido pirúvico entra en la mitocondria, y se produce su completa oxidación en el proceso de respiración celular. Se obtiene así el acetil CoA o acetil coenzima A. El acetil CoA o ácido acético, sufre una serie de reacciones en dos partes:

El ciclo de Krebs o del ácido cítrico. En la cadena transportadora de electrones.

Se produce gran cantidad de ATP, CO2 y H2O. Diferentes coenzimas funcionan como aceptoras de electrones que se producen en el ciclo de Krebs y los transfieren a la cadena transportadora de electrones. Estos van cediendo energía en forma de ATP. Al final de la cadena de transporte de electrones se produce agua. Se puede decir que es en el ciclo de Krebs donde confluyen todas las reacciones catabólicas, productoras de energía. En el ciclo de Krebs entra en ácido pirúvico y acetil CoA de la degradación de la glucosa. También entra el Acetil CoA de la combustión de grasas y el ácido pirúvico y el acetil CoA de la catálisis de los aminoácidos. Por esto se dice que el ciclo de Krebs es el centro de mando donde las reacciones metabólicas de catabolismo producen energía que proviene de los carbohidratos, proteínas y grasas. Al final de todo el proceso tenemos 38 ATP. 2 de la glucólisis y 36 de la mitocondria.

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FERMENTACIÓN ANAERÓBICA. En algunos tejidos como el músculo y en organismos anaeróbicos, el ácido pirúvico se degrada en reacciones anaeróbicas conocidas como fermentación. Ausencia de O2. El ácido pirúvico se transforma en etanol y CO2 en lo que se llama fermentación alcohólica realizada por levaduras. Por otro lado se transforma en ácido láctico y CO2 y se llama fermentación láctica. Realizada por algunos microrganismos y por células musculares de vertebrados sometidos a intensa actividad física. La presencia de ácido láctico es la que provoca la fatiga del esfuerzo muscular. La fermentación tiene menos rendimiento que la respiración celular.

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REACCIONES ANABÓLICAS. ANABOLISMO.

• Conjunto de reacciones químicas en las que se forman sustancias más complejas partiendo de otras más simples y con aporte de energía a través de las moléculas de ATP que provienen del catabolismo. De esta forma el catabolismo a parte de suministrar la energía necesaria en la síntesis (creación de nuevos enlaces entre moléculas más complejas), también aporta materiales necesarios para dicha creación de estructuras complejas.

• En las células se producen una gran cantidad de reacciones metabólicas tanto anabólicas como catabólicas. Estas no son independientes, sino que están asociadas en cadena formando lo que se llama rutas metabólicas. En estas rutas el producto resultante de una reacción es el sustrato de otra.

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• El anabolismo y el catabolismo están acoplados a través de sistemas enzimáticos que permiten el intercambio de energía desde las reacciones en que se libera a las reacciones en las que se consume.

Productos del anabolismo.

POLISACÁRIDOS. En los animales el polisacárido de la glucosa es el que forma el glucógeno. Reserva energética. El glucógeno se almacena en el hígado y músculos a partir de las moléculas de glucosa. En el anabolismo del glucógeno, los monosacáridos se unen a través de reacciones de condensación, con un gasto energético. Esto significa que los monosacáridos pierden una molécula de agua y se unen a otros monosacáridos gracias al aporte de energía proveniente de la defosforilación del ATP. La síntesis o degradación de glucógeno está regulada por la insulina y el glucagón. Se produce en el páncreas. La insulina dice al hígado que guarde glucosa en forma de glucógeno. El glucagón dice al hígado que degrade el glucógeno a glucosa, porque el nivel en sangre es bajo.

GRASAS. El anabolismo forma moléculas con reacciones de condensación. Une una molécula de glicerol y tres ácidos grasos, con aporte de ATP.

FOSFOLÍPIDOS. Componentes de la membrana celular. Se forman por unión de 2 moléculas de ácidos grasos y 1 grupo fosfato más energía.

GLUCOLÍPIDOS. Componentes también de la membrana celular. Se forma uniendo glicerol, dos moléculas de ácidos grasos y un carbohidrato.

PROTEÍNAS. Se anabolizan en los ribosomas a partir de los aminoácidos y aporte de ATP. Los esenciales debemos obtenerlos con la alimentación.

EL DNA Y EL RNA. Se forma a partir de nucleótidos y estos a su vez son producto de la unión de sus componentes como el azúcar pentosa (ribosa o desoxirribosa) grupo fosfato y base nitrogenada.

REGULACIÓN DEL METABOLISMO CELULAR. El metabolismo celular tanto de degradación (catabolismo) como de síntesis (anabolismo) está regulado enzimáticamente. Los organismos superiores poseen mecanismos de control de estas reacciones muy precisos y perfeccionados. No obstante, en la célula también existen métodos más simples de regulación e las rutas metabólicas. Controlan temporalmente la cantidad y actividad enzimática en función de sus necesidades: Si en una determinada ruta metabólica se está acumulando un exceso de producto sintetizado, este exceso provoca la inhibición de la enzima inicial que cataliza la reacción. Con esto se consigue parar el proceso de síntesis y ya no se acumulan excedentes.

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Cuando ya no se produce un exceso, la enzima deja de inhibirse y la reacción de síntesis empieza nuevamente. Este proceso se conoce como inhibición enzimática por retroalimentación o feedback.

CAPÍTULO 9. RESPIRACIÓN Y CIRCULACIÓN. FISIOLOGÍA DE LA RESPIRACIÓN. En las reacciones de oxidación metabólica se necesita oxígeno, y se produce CO2 como producto final. Por difusión sale de la célula en un intercambio gaseoso. Difusión: El intercambio gaseoso se da siempre por diferencia de concentraciones. El movimiento de partículas se da desde una región de alta concentración, hacia otra de menor concentración.

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Este sistema de difusión sólo es efectivo para trasladar sustancias a cortas distancias (menores de 1 milímetro).

• En los organismos de mayor tamaño las necesidades de oxígeno no quedaría cubiertas sólo por difusión. Este mecanismo quedaría relegado a organismos unicelulares o animales pequeños con las células muy próximas a la superficie externa.

En la medida en que los animales se fueron desarrollando, fue requerido un sistema de circulación y respiración más complejo. Esto hizo posible la circulación de moléculas a todas las células.

Producto de esta complejidad son las branquias y pulmones que son órganos de intercambio de gases. Poseen una abundante irrigación sanguínea necesaria para transportar los gases respiratorios. Este intercambio se da por difusión entre la sangre y el aire de los pulmones, o entre el agua y las branquias y la sangre de los tejidos.

• En los animales terrestres los pulmones supusieron una gran ventaja evolutiva. Esta ventaja radica en que, al ser órganos internos, mantienen húmedas las superficies respiratorias sin que se pierda agua por evaporación. Los pulmones se contraen y se relajan favoreciendo la entrada y salida de oxígeno en el organismo. El proceso respiratorio comprende 4 etapas: 1. Paso del O2 desde el exterior haca el interior por una membrana repleta de vasos

sanguíneos. 2. El oxígeno pasa por difusión hacia la sangre de las arterias a través de esa

membrana. 3. El oxígeno es transportado allí donde será utilizado por los tejidos para realizar sus

funciones metabólicas. 4. El oxígeno que va en la sangre pasa por difusión desde la sangre hasta las células

del tejido. En este proceso el CO2 presente en las células recorre el camino inverso. Pasa desde las células al torrente sanguíneo de las venas, y luego a los tejidos donde pasan al aparato respiratorio que lo expulsa al exterior.

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RESPIRACIÓN DEL HOMBRE.

• APARATO RESPIRATORIO HUMANO: Nariz, boca, faringe, laringe, tráquea, bronquios y pulmones.

• INSPIRACIÓN. Entrada de aire habitualmente desde la nariz. Las fosas nasales poseen pelos y cilios revestido con mucus que filtran el aire y lo purifican. También tienen una gran irrigación sanguínea que calienta el aire antes de que llegue a los pulmones. Es por esto que es mejor respirar más por la nariz que por la boca. En la inspiración el aire pasa desde la nariz, donde se filtra y calienta, hasta los pulmones pasando por la faringe, laringe y la tráquea. La tráquea se subdivide en bronquios y bronquiolos. Estos a su vez se ramifican en alvéolos pulmonares con 0.1-0.1 mm de diámetro. La difusión entre la sangre y los alvéolos es posible de esta manera.

• ESPIRACIÓN. Expulsión del aire en sentido inverso. El CO2 proveniente del metabolismo, pasa al torrente sanguíneo desde las células y es expulsado al exterior por los pulmones.

CÓMO RESPIRAMOS. El aire entra y sale de los pulmones por la acción mecánica de contracción y relajación de diferentes músculos y por las diferencias de presión aire y volumen. Estas diferencias de presión y volumen están originadas por las contracciones del diafragma que provocan cambios en la caja torácica. También intervienen los músculos intercostales que se relajan y contraen ayudando al diafragma a la respiración. En una inspiración normal se intercambia un 10% de aire. En una inspiración profunda se intercambia un 80%.

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LA HEMOGLOBINA EN EL PROCESO RESPIRATORIO. La hemoglobina es un pigmento presente en los glóbulos rojos que favorece enormemente el proceso respiratorio.

• Es una proteína globular con estructura cuaternaria y con grupos que contienen hierro (llamados grupos hemo). Cada grupo hemo fija una molécula de O2. El hierro presente es el que se combina con el O2.

• En el mismo volumen de plasma se transporta 65 veces más oxígeno gracias a la presencia de la hemoglobina.

• El O2 se combina o libera con la hemoglobina según la concentración que tenga alrededor. De esta forma se favorece el intercambio de O2 con los tejidos circundantes.

NOTA: La anemia falciforme es una enfermedad genética que afecta a la forma de la hemoglobina. Esta enfermedad provoca una incorrecta oxigenación de los tejidos del organismo. CONTROL DE LA RESPIRACIÓN. La respiración está controlada por el sistema nervioso. En particular por las neuronas respiratorias presentes en el encéfalo. Estas neuronas detectan los estímulos provocados por los cambios en la concentración de O2 y CO2 en sangre.

Si el CO2 aumenta en sangre, aumenta el ritmo respiratorio para eliminarlo en la espiración.

Si el O2 es bajo en sangre, aumenta el ritmo para expulsar el CO2 y adquirir más O2 en sangre.

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Este ritmo respiratorio está regulado por el encéfalo y por tanto, es un proceso involuntario en el cual sólo podemos ejercer voluntad de respirar más rápido pero no de dejar de hacerlo.

FISIOLOGÍA DE LA CIRCULACIÓN. APARATO CIRCULATORIO.

• El transporte de los nutrientes procedentes de la digestión y de sus desechos, y el intercambio de gases de las células al exterior, se realiza a través de la sangre.

• La sangre es el principal vehículo de transporte y comunicación entre las células del organismo.

• A través de ella y de su sistema circulatorio, llegan a las células del organismo los nutrientes provenientes de la digestión y el oxígeno de la respiración. Ambos necesarios para el metabolismo.

• Mediante este mismo sistema circulatorio, los materiales de desecho son transportados hacia el exterior para ser expulsados.

• La sangre no sólo transporta los nutrientes y excedentes, el O2 y el Co2. También transporta hormonas, enzimas y anticuerpos. En este sentido juega un papel en la regulación del equilibrio y en la coordinación endocrina del cuerpo. Circulación sanguínea.

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COMPOSICIÓN DE LA SANGRE.

• Una persona adulta posee unos 6 litros de sangre. El 60% de la sangre es un líquido llamado plasma (la mayor parte es agua).

• En el plasma se transporta la mayoría de nutrientes y sustancias necesarias para la célula menos el O2 y el CO2 que las transporta la hemoglobina.

• El resto de la sangre (40%) está formado por los glóbulos rojos (eritrocitos con su hemoglobina), los glóbulos blancos (leucocitos defensores) y los trombocitos o plaquetas para la coagulación sanguínea.

Glóbulos rojos.

• También llamados eritrocitos. Células que transportan el O2 y el CO2. Hay unos 5 millones de ellos. Pierden el núcleo cuando son adultos.

• Su vida media es de 120 a 130 días. Su destrucción se produce en el bazo y médula ósea. Su creación la lleva a cabo la médula ósea.

• En la destrucción de los glóbulos rojos se produce bilirrubina que es absorbida por el hígado y forma parte de la bilis digestiva. NOTA: Cuando el hígado no es capaz de absorber toda la bilirrubina, se produce una coloración amarillenta de la piel propia de la ictericia.

• En los glóbulos rojos se encuentra el Rh y el ABO grupo sanguíneo.

Glóbulos blancos. • También llamados leucocitos. Tienen núcleo y son casi incoloros. Son de mayor tamaño

respecto a los eritrocitos pero de menor número. • Su principal función es la de defensa activa frente a agentes o partículas extrañas. • Pueden modificar su forma, salir del torrente sanguíneo y llegar a las células de los

tejidos. • Son fagocitos que tragan agentes externos y patógenos. • En su papel defensor suelen morir a menudo, pero son repuestos por el bazo, la médula

ósea y otros tejidos.

Plaquetas. • También llamados trombocitos. Son como la mitad de un glóbulo rojo. • Su cantidad es de 250.000 por mm3 de sangre. • Son fragmentos de células más grandes que están en la médula ósea. Es decir, la

médula ósea posee células precursoras de plaquetas. • Participan en el proceso de coagulación sanguínea en los vasos rotos que tengan

pérdida de sangre.

¿Cómo funcionan los trombocitos? Cuando se rompe un vaso sanguíneo las plaquetas se adhieren al vaso roto. Las plaquetas se pueden romper en este proceso liberando un fosfolípido llamado trombina. La trombina hace que la sangre (que posee protombina) se coagule y tapone la herida. La trombina transforma el fibrinógeno en fibrina.

La trombina tiene un tiempo muy corto de duración. Gracias a esto los coágulos no son transportados a lo largo de todo el sistema circulatorio. De esta forma no provoca la coagulación excesiva en vasos que no estén dañados.

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NOTA: Las enfermedades hemofílicas en las que la coagulación de la sangre se ve alterada de alguna forma, pueden ser de carácter mortal. APARATO CARDIOVASCULAR.

• Es un circuito cerrado formado por el corazón y los vasos sanguíneos. • El corazón impulsa la sangre a través de los conductos gruesos que se dividen y

ramifican en otros más pequeños, y luego regresa por conductos que pasan de ramificaciones más pequeñas a conductos de mayor calibre.

• El intercambio de gases, nutrientes y desechos entre las células y la sangre, se produce por difusión.

• El corazón humano está dividido en 2 órganos: Derecho e izquierdo. El derecho recibe sangre venosa pobre en O2 y el izquierdo recibe sangre arterial rica en O2. La sangre venosa pasa de la aurícula derecha a la ventrícula derecha y de ahí a los pulmones para enriquecerse de O2. Esta es la circulación pulmonar menor. La sangre arterial (rica en O2) pasa de los pulmones a la aurícula izquierda, luego al ventrículo izquierdo, a la aorta y al resto de tejidos. Esta es la circulación o sistema mayor.

• El corazón está formado por células llamadas de miocardio con capacidad de autoestimulación de contracción y distensión. Prueba de ello es que un corazón puede latir sin estímulo nervioso fuera del cuerpo en una solución salina rica en O2.

Nódulo sinoauricular. Es donde se inicia la contracción del músculo cardíaco. Funciona como un auténtico marcapasos del corazón. Se da en la aurícula derecha. Al contraerse el nódulo, se produce una excitación que se propaga en la aurícula derecha e izquierda. Ambas se contraen casi al mismo tiempo . Ese mismo estímulo provoca la contracción de los ventrículos derecho e izquierdo. NOTA. Aunque el corazón se auto estimula con estos estímulos, el latido está regulado por el sistema nervioso del encéfalo. El sistema simpático (que va por la médula espinal), acelera el ritmo cardiaco si es necesario. El sistema parasimpático (nervio vago que pasa por el cuello), disminuye el ritmo cardiaco. El ritmo del corazón está regulado por diversos factores como los cambios ambientales detectaados por los sentidos de la vista, oídos, etc. Arterias coronarias. Aquellas arterias encargadas del aporte sanguíneo de energía a las células del miocardio. El taponamiento o mal funcionamiento de las arterias coronarias son las causantes de múltiples enfermedades y muertes debido a la falta de irrigación del corazón (infartos, etc). El ejercicio físico favorece la prevención de todo tipo de afecciones cardiacas. No olvidemos que el corazón es un músculo, y como tal puede ejercitarse y fortalecerse.

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PRESIÓN SANGUÍNEA. • Además de regular los latidos del corazón para un riego continuo, hace falta una

presión sanguínea adecuada para las diferentes vasos sanguíneos. • Las arterias más cercanas al corazón, soportan una presión mayor al igual que las

venas. Esta presión es la fuerza de la sangre sobre las paredes de los vasos sanguíneos por unidad de superficie.

• La presión sanguínea se mide en términos de altura a la que puede ser empujada una columna de mercurio. La alta presión de un adulto joven es de 120 mm de Hg (los ventrículos se contraen). La baja presión es de 80 mm Hg (los ventrículos se relajan). Se dice entonces que la presión es de 120/80.

Factores que intervnienen en la presión sanguínea: Factores internos:

Fuerza del corazón Diámetro de arterias y venas. Elasticidad de las mismas. Velocidad de la sangre en arterias y venas Función renal, hormonal, genética, etc.

Factores externos. Momento del día Actividad del individuo Estrés, etc.

SISTEMA LINFÁTICO.

• Es un sistema circulatorio abierto conectado al circulatorio. • Por el circula la linfa que está compuesta por linfocitos. • La linfa se mueve a través de un sistema de vasos linfáticos y ganglios linfáticos que la

filtran antes de que pasen al circuito sanguíneo. • Sus linfocitos tienen un papel importante en el sistema inmunitario de defensa. • No posee una bomba como el corazón en el sistema circulatorio. La linfa se mueve

pasando por venas linfáticas y válvulas que se cierran promoviendo la circulación en un

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solo sentido. Este sistema está constituido por ganglios, bazo, el timo, amígdalas de garganta y de la nariz.

CAPÍTULO 10. LA REGULACIÓN HOMEOSTÁTICA Y LAS FUNCIONES DE DEFENSA.

HOMEOSTASIS. Es una característica fundamental de los organismos vivos. Es la tendencia de estos

organismos a adaptarse a las nuevas condiciones y a mantener el equilibrio a pesar de los cambios externos e internos.

Una función muy importante de la homeostasis es el mantenimiento de la composición química interna (que incluye el equilibrio hídrico) y la regulación de la temperatura corporal.

Para desarrollar estas funciones la homeostasis responde a cambios en el medio interno y externo. Es por eso que los sistemas de excreción adquieren un papel importante en los cambios internos. Regulan la expulsión (y por tanto la no acumulación) de sustancias de desecho.

Respecto a cambios externos, el organismo se ayuda de los órganos de los sentidos. Mediante ellos, el cuerpo desarrolla respuestas fisiológicas para mantener constantes nuestra homeostasis. Por ejemplo: El mantenimiento e la temperatura corporal. Si hace calor, sudamos para refrigerarnos y así poder mantener nuestra temperatura siempre constante.

En la homeostasis intervienen todos los sistemas y aparatos del organismo: Sistema nervioso, endocrino, aparato digestivo, respiratorio y circulatorio.

NOTA: Las enfermedades son una respuesta ante la invasión o alteración del medio interno (por parte de agentes patógenos como los radicales libres, virus o bacterias) que modifican la actividad normal del organismo. EL MEDIO INTERNO. El hombre ha podido extenderse por todo el planeta gracias a que ha podido mantener en equilibrio su medio interno independientemente de las condiciones externas que haya sufrido. ¿Cómo se mantiene ese equilibrio interno? El equilibrio interno o equilibrio homeostático lo llevan a cabo esencialmente los sistemas de excreción y en especial los riñones, aunque también participan los pulmones o la piel. En los vertebrados la función de excreción para mantener dicho equilibrio químico interno es realizada por los riñones. Gracias a estos órganos el equilibrio químico (pH, concentraciones de solutos, equilibrio hídrico,etc) se mantiene estable dentro de unos márgenes. Expulsa sustancias de desecho que de otro modo alterarían las concentraciones químicas y mantienen la cantidad de agua necesaria para disminuir la concentración de residuos. Los pulmones expulsan CO2. La piel ayuda a eliminar agua y residuos en forma de sudor. El intestino grueso elimina sustancias no digeribles y un poco de agua. NOTA: El papel del agua dentro del organismo es fundamental. Es por eso que mantener el equilibrio es cuestión de vivir o morir. La cantidad de agua que poseemos los humanos ayuda a mantener las concentraciones de determinados iones como Na+, H+, Ca2+, Mg2+, K+.

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Son necesarios para mantener el pH sanguíneo, la permeabilidad de la membrana celular, el impulso nervioso, etc. El agua regula el equilibrio iónico vital para la vida. PRODUCTOS DE DESECHO ZONAS DE EXCRECIÓN Compuestos nitrogenados Riñones Agua Riñones, piel, pulmones Sales minerales Riñones, piel. Dióxido de carbono Pulmones EXCRECIÓN Y SISTEMAS EXCRETORES. La función de los aparatos excretores no es únicamente la de eliminación de desechos. Juegan un importante papel en la regulación de la homeostasis como se ha mencionado. Es por esto por los que se les considera órganos reguladores más que de órganos excretores. Ayudan al equilibrio del medio interno equilibrando y regulando la composición química de los líquidos internos. Pongamos un ejemplo: La regulación de la presión osmótica: Cuando un animal pierde agua, la concentración salina aumenta (más presión osmótica). De este modo hay dos vías para reducir esta concentración: evitar la pérdida de agua o aumentar su ingreso. Disminuir la salida implica frenar la función renal, a través de la hormona antidiurética ADH (vasopresina). Se origina en el hipotálamo y lo que provoca es que el riñón reabsorba el máximo de agua. Aumentar los ingresos significa beber agua. Al aumentar la presión osmótica se desencadena un proceso que nos da sed. El sistema excretor discrimina lo que es desecho y lo que no, en un momento determinado. El ejemplo anterior indica que el agua a veces es considerada como desecho, cuando hay que eliminarla para regular la concentración salina. La pérdida de agua por el sudor, heces, o por la orina no debe considerarse sustancia de desecho en el proceso de la deshidratación del organismo. Lo que hay que mantener es el equilibrio homeostático y expulsar el exceso por las diferentes vías (sudor, orina, etc). EL RIÑÓN.

Órgano principal en las funciones homeostáticas. El hombre posee 2. Tiene una corteza externa llamada corteza renal y una zona interna llamada médula

renal. Cada riñón está conectado al uréter (que sale a la vejiga) que viene conectado a su

vez a la cavidad colectora de la pelvis renal. También cada uno está conectado a una arteria renal que trae sangre con desechos y

a una vena renal de la que sale la sangre ya purificada. En el interior de los riñones se encuentran las nefronas.

NEFRONAS: Unidad funcional del riñón. Son las que filtran la sangre y originan la orina. Están formadas por un conjunto de capilares llamado glomérulo. El glomérulo está rodeado por una cápsula llamada cápsula de Bowman. Esta cápsula está conectada a un tubo largo llamado túbulo renal. Una de las partes de ese tubo se llama Asa de henle.

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Los riñones filtran la sangre. Se encargan de absorber el agua en función de las necesidades. Si sobra, la orina será clara y abundante. Si escasea el agua, la orina será concentrada y de poca cantidad

MECANISMO EXCRETOR DEL RIÑÓN. La sangre entra a los riñones por la arteria renal. Poco a poco se va dividiendo en otras arterias más finas (arteriolas) que llegan hasta los glomérulos de las nefronas. Debido a la presión en los capilares, la sangre y moléculas de bajo peso disueltas, pasan directamente a la cápsula de Bowman. Se produce un primer filtrado (producto isotónico respecto a la sangre del glomérulo). Ese filtrado pasa por los túbulos renales donde se reabsorben selectivamente moléculas que no pudieron pasar ese filtrado en los glomérulos por tener un alto peso molecular. Estamos hablando de aminoácidos, glucosa, agua, hormonas, lípidos, etc. La secreción se produce simultáneamente a la reabsorción. Aquellas sustancias que no habían sido filtradas y que no sirven, pasan al túbulo renal y de ahí a la orina. Esto pasa en cada nefrona. Producto de esto es la orina (hipertónica) que será canalizada por los colectores de la pelvis renal, hasta el uréter y la vejiga para ser expulsada finalmente. NOTA: El análisis de orina ayuda a detectar problemas en el organismo, debido a la presencia elevada de ciertos componentes. Por ejemplo en la diabetes la concentración de glucosa en orina es superior a la normal.

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CONTROL HORMONAL DE LA FUNCIÓN RENAL. ALDOSTERONA.

• Se produce en las glándulas suprarrenales. Estimula la reabsorción del sodio y la secreción de potasio en las nefronas. Un ejemplo de mal funcionamiento de las glándulas suprarrenales es la enfermedad de Addison: Provoca la pérdida excesiva de cloruro sódico y agua en los tejidos. Esto desemboca en un debilitamiento general del organismo y a veces la muerte.

ADH ANTIDIURÉTICA. VASOPRESINA. • Se produce en el hipotálamo y se almacena en la hipófisis. Estimula los tubos colectores

de las nefronas para provocar una mayor o menor permeabilidad y así absorber mayor o menor cantidad de agua. En definitiva controla la producción de orina con mayor o menor concentración.

• La cantidad de ADH que se libera está relacionada con la presión osmótica (solutos en la sangre).

• Si sobre agua la ADH se reduce y orinamos más agua y diluida. Si escasea el agua, la ADH aumenta en el organismo y retenemos más agua. La orina será menos cantidad.

DEFENSA INTERNA. SISTEMA INMUNOLÓGICO. Los organismos poseen un sistema de defensa que les protege frente a agentes del medio externo que puedan alterar su normal funcionamiento. Nos protege de microrganismos, partículas extrañas, células que no son nuestras y que son reconocidas como extrañas. Defensas inespecíficas.

• Es una primera barrera que nos protege en general del exterior. Lo forman la piel y las mucosas de los diferentes órganos expuestos como el tubo digestivo, el árbol respiratorio, el tracto genito-urinario,etc.

• Las células de la piel y las mucosas forman una barrera física y además segregan sustancias que refuerzan el papel defensivo. Por ejemplo, el sudor es bactericida al igual que las lágrimas, saliva, mucosas y jugos intestinales.

• Cuando esta barrera no funciona por sí sola, se pone en marcha otra defensa inespecífica. Esto no es más que atacar cualquier cosa extraña.

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Cuando esta respuesta es todavía poca ayuda, entra en juego el sistema inmunitario con una respuesta específica a un agente externo en concreto.

Respuesta inespecífica. • La respuesta inespecífica contra un agente externo se produce al atravesar la barrera

física de la piel y mucosas.

RESPUESTA INFLAMATORIA. Las células de la zona afectada liberan histaminas. Favorece el aumento de la circulación sanguínea y la permeabilidad de los vasos sanguíneos. Dicha permeabilidad favorece la salida de los glóbulos blancos allí donde es necesario fagocitar partículas extrañas. Los glóbulos blancos se producen en la médula ósea de los huesos largos. Se alojan en los ganglios linfáticos, bazo, hígado y pulmones. Todo el proceso viene acompañado de pues e inflamación en muchos casos. Se la conoce como respuesta inflamatoria.

INTERFERONES. Pequeñas proteínas que actúan contra los virus interfiriendo en su proceso de reproducción a través de las células vecinas a la atacada. La célula atacada produce interferones provocando dos reacciones:

1. Las células vecinas se estimulan y producen enzimas que bloquean la traducción de RNAm del virus y por tanto, impide la réplica de los mismos.

2. El interferón estimula los leucocitos favoreciendo la respuesta inflamatoria e inmunitaria.

RESPUESTA INMUNITARIA. El sistema inmunitario lo forman: La médula ósea y el timo, ganglios linfáticos, amígdalas, bazo y pared intestinal. CARACTERÍSTICAS DEL SISTEMA INMUNITARIO.

� Tiene una alta especifidad. El organismo puede diferenciar los agentes patógenos de otros que no lo son y actuar en consecuencia.

� Tiene memoria. Es decir, cuando elabora una respuesta de rechazo exitosa contra un organismo extraño, almacena esta respuesta. Esto favorecerá el rápido reconocimiento y modo de proceder en sucesivas ocasiones ante el mismo agente dañino. Esto

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funciona con enfermedades como viruela, varicela, poliomielitis que sólo se pasan una vez en la vida.

� Sabe distinguir entre lo propio al organismo y lo ajeno a el. Por eso se produce el famoso rechazo en los trasplantes teniendo que suprimir este tipo de respuesta.

ANTÍGENOS Y ANTICUERPOS. ANTÍGENOS. Cualquier sustancia extraña que entra en el organismo provocando una respuesta inmunitaria se denomina antígeno.

� Actúan como antígenos cualquier tipo de proteína o de polisacárido no reconocido como propios por el organismo.

� Otras sustancias de otra índole que actúan como antígenos son el polen (provoca respuesta alérgica), polvo, ácaros y en general agentes alérgicos.

ANTICUERPOS.

� También conocidos por inmunoglobina. Es una proteína globular sintetizada por los linfocitos B.

� Desde el punto de vista de los anticuerpos, podemos definir a los antígenos como aquellos agentes capaces de provocar la producción de anticuerpos.

RESPUESTA INMUNITARIA. � Su carácter específico resulta de la acción de los linfocitos.

Hay de dos tipos: Linfocitos B (producidos en la médula ósea) y linfocitos T (producidos en el Timo).

Linfocitos B. — Son productores de anticuerpos. Proteínas globulares llamadas inmunoglobinas. — Cada anticuerpo producido por los linfocitos B, tiene una forma distinta que lo

especifica para un tipo en particular de antígeno. Formas en las que actúan:

1. Agrupan el agente extraño favoreciendo la fagocitosis. 2. Se combina con el agente extraño interfiriendo en alguna actividad vital del organismo. 3. Puede producir su rotura por lisis.

Los linfocitos B circulan en el torrente sanguíneo en todo momento (2 billones). Se forman en la médula ósea y se almacenan en el Bazo y los ganglios linfáticos hasta que son requeridos para producir anticuerpos.

Respuesta inmunitaria primaria de linfocitos B.

Cuando un linfocito b reconoce su antígeno comienza a generar anticuerpos para destruirlo. Respuesta inmunitaria secundaria de linfocitos B. Esta respuesta es originada por células de memoria que saben detectar con rapidez el agente patógeno y el modo de eliminarlo. Gracias a esta respuesta secundaria y a la memoria, se desarrollan las vacunas. No son más que más agentes patógenos debilitados inoculados al interior del organismo. Dicho organismo desencadenará una respuesta inmunitaria que le proporcionará las herramientas adecuadas de reconocimiento y destrucción en veces posteriores, impidiendo que se produzca la enfermedad. Linfocitos T.

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� En su origen también son linfocitos B producidos en la médula ósea, pero luego se trasladan al Timo antes de ser almacenados en el bazo y los ganglios linfáticos.

� No producen anticuerpos ante el antígeno. Lo que hacen es llegar directamente desde el bazo o ganglios linfáticos hasta donde está el antígeno. Se combina con el cuerpo extraño y liberan sustancias químicas que lo matan.

� Genera lo que se llama respuesta inmunitaria celular. Defiende al organismo frente a otras células eucariotas extrañas, las propias infectadas por virus, protistas parásitos y hongos. Esta respuesta inmunitaria celular es la causante del rechazo en los trasplantes de órganos.

� Los linfocitos T también actúan contra las células cancerígenas. Dichas células cancerosas son interpretadas como agentes extraños con un anormal funcionamiento en la capacidad de división. Esto provoca la destrucción y mal funcionamiento de los tejidos afectados. Los linfocitos T entran en juego destruyéndolas incluso antes de detectarse el cáncer. Podemos decir que los cánceres que se detectan son en cierta medida fallo del sistema inmunitario.

Alergias Las alergias son procesos de respuesta inmunitaria ante agentes como el polen, polvo, algunos alimentos, etc. La persona afectada produce histamina que es la desencadenante de la respuesta inflamatoria. En ocasiones la respuesta es tan exagerada que el individuo se ve seriamente afectado por su propia respuesta. De ahí vienen los antihistamínicos que no son más que supresores de la histamina que evitan la reacción alérgica. Enfermedades autoinmunes. El sistema inmunitario se ve afectado de alguna manera, haciendo que sus propios anticuerpos actúen en contra de sus propias células como si éstas fuesen objetos extraños. Se produce una especie de autodestrucción interna. RETROVIRUS, PRIONES, VIROIDES:AGENTES PATÓGENOS HETERODOXOS. RETROVIRUS. Es un virus que a parte del RNA, posee una enzima (transcriptasa inversa) que le permite sintetizar DNA a partir de su RNA. El retrovirus que más se ha estudiado posiblemente sea el SIDA o síndrome de inmunodeficiencia adquirida. Su virus se llama VIH (virus de la inmunodeficiencia humana). Lo que provoca es un fallo general y grave del sistema de defensa. Esto provoca la proliferación de enfermedades del tipo infeccioso y cancerígeno que antes estaban relativamente controladas por el organismo. PRIÓN. No se le considera organismo vivo. No tiene ácidos nucleicos que les permitan reproducirse. Son un tipo alterado de proteína que induce al organismo al que invade a adoptar su misma forma inutilizándola para sus funciones normales. Ejemplo de prion es la encefalopatía espongiforme (vacas locas). Enfermedad degenerativa del sistema nervioso central.

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Cuando se descubrió que era una enfermedad infecciosa, se procedió a buscar el agente causante. Con todas estas investigaciones se llegó a la conclusión de que el agente causante no era un virus ni una bacteria ni nada conocido hasta el momento. No respondía a la desnaturalización de los ácidos nucleicos pero sí a la de las proteínas. En 1982 Atandley Prusiner aisló los priones o proteínas infecciosas demostrando la hipótesis de que el agente era algo nuevo no conocido hasta entonces. Ni siquiera provocaba inflamaciones ni respuestas inmunes. En 1983 estas proteínas fueron identificadas y se las llamó Prion Protein (PrP).

CAPÍTULO 11. INTEGRACIÓN Y CONTROL: SISTEMA ENDOCRINO Y NERVIOSO SISTEMA ENDOCRINO. CONCEPTO DE HORMONA. SISTEMA ENDOCRINO.

• Está formado por células agrupadas en las glándulas endocrinas. Allí es donde se sintetizan y liberan a la sangre las hormonas (mensajeros químicos)

• Las hormonas actúan sobre los tejidos y los órganos. Tienen tanta potencia que en dosis muy bajas producen grandes efectos en procesos muy específicos.

• Su producción excesiva se denomina con el prefijo “hiper”. Su producción escasa se denomina con el prefijo “hipo”. Por ejemplo hipertiroidismo o hipotiroidismo (la glándula tiroides produce más tiroxina de la recesaría o menos tiroxina respectivamente).

• Debido a su gran influencia a pequeñas dosis, su producción ha de estar muy controlada. La mayoría de las hormonas están controladas por un mecanismo de retroactividad negativa: Las glándulas segregan hormonas o no en función e las concentraciones de otras hormonas, de su cantidad de hormonas o de otras sustancias. Por ejemplo: el páncreas libera insulina o glucagón en función de los niveles de glucosa en sangre. Cuando se detecta un nivel alto de glucosa, el páncreas segrega insulina promoviendo la absorción de glucosa. Del mismo modo, cuando detecta un nivel bajo, libera glucagón que activa al hígado para que libere glucosa a la sangre. Con esta regulación retroactiva se mantiene estable el nivel de glucosa en sangre.

MECANISMO DE ACCIÓN DE LAS HORMONAS • Las hormonas son los mensajeros que van desde las glándulas al sitio adecuado donde

provocan una respuesta. El mecanismo de acción de la respuesta depende de la naturaleza química del mensajero, es decir, es reconocido por el organismo al que llega modificando la actividad del mismo, en función del mensaje recibido (su naturaleza).

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• Según la naturaleza de las hormonas tenemos: hormonas esteroides, hormonas peptídicas y proteicas. Hormonas esteroideas. • Son liposolubles. Por so tienen gran facilidad para atravesar la membrana celular de

las células blanco o diana sobre las que van a actuar. • Cuando entran en la célula diana, se une a unos receptores en el citoplasma

formando un conjunto hormona-receptor (cada receptor es específico para cada hormona).

• El conjunto hormona-receptor entra en el núcleo para actuar sobre el DNA el cual transcribe un ARNm. Este ARNm será el que se traduzca en una enzima, proteína, u otras hormonas que serán las que alteren la función celular y por tanto, son las que ejercen la acción hormonal.

Hormonas peptídicas y proteicas.

• Son hidrosolubles. Debido a esto no pueden atravesar la membrana celular. • Lo que hacen es interactuar con receptores específicos situados en la propia

membrana. Estos receptores pueden hacer dos cosas: 1. Ayudarlos a entrar dentro de la célula. 2. La unión del receptor de la membrana con la hormona, provoca una

liberación de unos segundos mensajeros hacia el interior celular. Serán estos mensajeros los que modifiquen la función y desencadenarán la respuesta hormonal.

GLÁNDULAS ENDOCRINAS Las glándulas endocrinas son las encargadas de producir y secretar a la sangre las hormonas. Existen otras glándulas llamadas exocrinas que excretan sustancias al exterior de carácter no hormonal. Puede ser la piel, glándulas mamarias, sudoríparas o digestivas. Hay glándulas que son únicamente hormonales, pero hay otras como el páncreas que son hormonales y digestivas. También está la placenta femenina a la que el papel hormonal se le suma la función de tejido de conexión e intercambio entre el cuerpo embrional y materno. HIPÓFISIS.

• Se encuentra en la base del encéfalo. Participa en la regulación de la actividad corporal.

• La hipófisis está regulada por el hipotálamo. El hipotálamo estimula o inhibe la producción de hormona de la hipófisis.

• Partes de la hipófisis: Parte anterior o adenohipófisis, lóbulo intermedio y lóbulo posterior o neurohipófisis.

ADENOHIPÓFISIS.

Produce 6 hormonas. 2 actúan directamente sobre el organismo y 4 que actúan sobre otras glándulas endocrinas ( hormonas trópicas). HORMONA DEL CRECIMIENTO. SOMATOTROPINA. Estimula el crecimiento óseo y síntesis proteica. También ayuda a la oxidación de los ácidos grasos como fuente de energía para así conservar la glucosa. Su déficit durante el crecimiento produce enanismo. Su exceso durante el crecimiento produce gigantismo. PROLACTINA. Estimula la secreción de leche después del parto y en el amamantamiento.

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Si no hay bebé que mame, se deja de secretar y se para la producción de leche. HORMONAS TRÓPICAS DE LA ADENOHIPÓFISIS. HORMONA ESTIMULANTE DEL TIROIDES (TSH). Estimula el tiroides para producir tiroxina. HORMONA ADRENOCORTICOTRÓPICA (ACTH). Estimula la corteza suprarrenal. HORMONAS GONADOTROPINAS. Actúan sobre las gónadas y son dos:

Hormona folículo estimulante (FSH) Hormona luteinizante (LH)

HIPÓFISIS POSTERIOR O NEUROHIPÓFISIS.

Aquí se almacena y se libera a la sangre la hormona antidiurética ADH (incrementa reabsorción de agua en los riñones), y la hormona oxitocina que estimulan las contracciones del parto y la producción de leche de las glándulas mamarias.

HIPOTÁLAMO

• Centro endocrino y encefálico de gran importancia. • Produce: Oxitocina y la hormona Antidiurética ADH que se almacena en la

neurohipófisis. También produce al menos 9 hormonas que actúan sobre la adenohipófisis.

Hipotálamo, hipófisis y glándulas endocrinas están en constante conexión e interregulación en un sistema de regulación retroactiva o por retroalimentación. El hipotálamo regula la hipófisis, y esta a su vez regula la actividad de las glándulas endocrinas que libera hormonas en la sangre. La concentración sanguínea de dichas hormonas regulan la actividad del hipotálamo aumentando o disminuyendo su actividad según mayor o menor concentración. De esta manera se produce un equilibrio homeostático con unos niveles hormonales adecuados al organismo.

• La conexión entre el hipotálamo y la neurohipófisis se hace mediante conexiones nerviosas.

• La conexión entre el hipotálamo y la adenohipófisis se hace por el sistema porta-hipofisiario.

TIROIDES.

• Glándula endocrina que está en el cuello debajo de la laringe y a los lados de la tráquea. Produce:

1. TIROXINA. Estimula la actividad metabólica del organismo. Para su síntesis es vital el yodo. Si no hay yodo, el tiroides crece y se produce hipertrofia llamaca Bocio.

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Exceso de producción: Hipertiroidismo. Pérdida de peso, nerviosismo, insomnio, etc. Déficit de producción: Hipotiroidismo. En niños retraso y poco desarrollo físico. En adultos sobrepeso, falta de vitalidad, sequedad de piel. La hormona que estimula al tiroides para que produzca tiroxina es la TSH (hormona estimulante del tiroides que es trópica).

2. CALCITOCINA. Evita la pérdida de calcio de los huesos. Si en la sangre aumenta

el nivel de calcio, se estimula la producción de calcitocina.

GLÁNDULA PARATIROIDES. • Están pegadas en la parte posterior del tiroides. Son unas bolitas muy pequeñas.

Produce: 1. HORMONA PARATIROIDEA O PARATHORMONA. Actividad ligada a la calcitocina.

Gracias a ambas el nivel de ion calcio sanguíneo es el adecuado para llevar a cabo diversas funciones como transmisión del impulso nervioso, contracción muscular y coagulación sanguínea. Si hay mucho calcio en sangre, se libera calcitocina para frenar la salida del calcio del hueso, si el nivel es bajo, se libera la parathormona para aumentar la salida del calcio del hueso.

CÁPSULAS SUPRARRENALES.

• Están adheridas a la parte superior de los riñones. • Consta de 2 partes: la corteza y la médula.

Corteza suprarrenal. (producen hormonas esteroideas)

• CORTISOL O HIDROCORTISONA. Actúan en el metabolismo de carbohidratos, lípidos y proteínas. Favorece así la creación de glucosa a través de las grasas y proteínas. Se libera en situaciones de alta actividad física o emocional donde hace falta un extra de glucosa. También tiene una acción antiinflamatoria e inmunodepresora. Por eso se usa en cuadros alérgicos y enfermedades autoinmunes.

• ALDOSTERONA. Regula la concentración de iones en los líquidos orgánicos, sobre todo de potasio y sodio. Estimula la reabsorción de sodio y secreción de potasio. NOTA. Enfermedad de Addison. La corteza suprarrenal produce poca aldosterona. Esto provoca la pérdida en orina de cloruro sódico. Este déficit produce en los tejidos debilidad generalizada y a veces la muerte.

Médula suprarrenal. • Parte central de la cápsula suprarrenal y controlada por el sistema vegetativo

simpático. Produce: ADRENALINA O EPINEFRINA

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NORADRENALINA O NOREPINEFRINA. Los efectos producidos por estas hormonas es el aumento del metabolismo de la glucosa para que haya más cantidad disponible necesaria para una actividad intensa en situaciones de emergencia. También aumentan el ritmo cardíaco y la respiración. En definitiva aumenta el nivel de oxígeno, glucosa para que los músculos trabajen activamente.

PÁNCREAS. • Tiene doble función secretora:

1. Exocrina, produciendo jugo pancreático del intestino delgado y con funciones enzimáticas digestivas.

2. Endocrina. Libera a la sangre insulina y glucagón encargados de regular el nivel de glucosa en el organismo.

Dentro del páncreas existe más de 1 millón de grupos celulares llamados islotes de Langerhans. Tienen células beta que hacen insulina y células alfa que hacen glucagón. INSULINA.

• Es la encargada de bajar el nivel de glucosa en sangre. Mediante su liberación se aumenta la absorción de la glucosa y su transformación en glucógeno que se almacena en los músculos y el hígado. Es la hormona anabólica por excelencia. Permite almacenar la glucosa necesaria a partir de la cual, por glucolisis, se obtiene energía en forma de ATP necesaria para el anabolismo o síntesis metabólica. LA DIABETES DE MELLITUS. Enfermedad del páncreas que produce poca insulina y por consiguiente un déficit de glucosa en forma de glucógeno. Las personas que la sufren obtienen energía metabolizando grasas y proteínas cosa que es bastante contraproducente para el organismo si no se controla. Por eso deben inyectarse o consumir insulina sintetizada en función del déficit que tengan en cada momento.

GLUCAGÓN. • Es la encargada de aumentar el nivel de glucosa en sangre a través de la degradación

del glucógeno, proteínas y grasas. • Se inhibe cuando el nivel es el adecuado.

Hormonas implicadas en el control del nivel de glucosa en sangre:

SOMATOTROPINA. Hormona del crecimiento que se produce en la adenohipófisis. CORTISOL. Producida por la corteza suprerrenal. ADRENALINA Y NORADRENALINA. Producida en la médula suprarrenal. INSULINA Y GLUCAGÓN. Producida por el páncreas.

En condiciones normales es el páncreas el que regula los niveles de glucosa. En situaciones de estrés la hipófisis libera la adrenocorticotrópica (ACTH) que estimula a su vez la corteza suprarrenal para producir cortisol.

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Por otro lado el sistema vegetativo simpático estimula la médula suprarrenal para producir adrenalina y noradrenalina. Al final lo que se produce es un aumento de glucosa en sangre necesario para una emergencia. Mantener el nivel óptimo de glucosa es vital para el correcto funcionamiento del organismo. Esto es más importante si hablamos de las neuronas cerebrales, ya que padecen con especial sensibilidad los cambios de nivel de azúcar al no poder obtener energía de grasas o aminoácidos. Sólo la obtienen de la glucosa. GLÁNDULA PINEAL O EPÍFISIS.

• Situada en el centro del encéfalo y muy sensible a la luz. • Segrega la hormona melatonina que actúa sobre los biorritmos relacionados con la luz

disponible y con el ritmo cardíaco. GÓNADAS.

• Producen hormonas sexuales esteroides. • El trabajo de las gónadas está regulado por la hipófisis mediante las gonadotropinas

FSH, folículo estimulante y LH luteinizante. TESTÍCULOS.

• Estimulados por la hormona LH luteinizante. • Producen andrógenos. Hormonas masculinas como la testosterona encargada de la

maduración de los espermatozoides. • La producción de andrógenos empieza desde el desarrollo embrionario y contribuyen al

desarrollo de los órganos sexuales, características sexuales secundarias y espermatozoides.

OVARIOS.

• Producen hormonas femeninas llamadas estrógenos y progesterona.

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SISTEMA NERVIOSO DE VERTEBRADOS El sistema nervioso es una red de comunicaciones que conecta, recibe y procesa la información captada por receptores y envía señales hacia los efectores del cuerpo. Regula toda la actividad del organismo. La unidad funcional del sistema nervioso es la neurona. Convierte estímulos en señales electroquímicas (impulsos nerviosos) que transmite a otras neuronas. Toda esta red de comunicaciones y neuronas es el sistema nervioso central.

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El sistema nervioso central lo forman el encéfalo (en el cráneo), la médula espinal (en la columna vertebral), el sistema nervioso periférico (neuronas y nervios sensoriales) que transmite los impulsos y neuronas y nervios motores. Los nervios motores forman a su vez el sistema nervioso somático. Estimulan el músculo. Consta de : Sistema simpático y parasimpático que interactúan entre sí.

LA NEURONA.

• Forman el tejido nervioso con sus neuronas que reciben estímulos y los transmiten en señales electroquímicas hacia las zonas necesarias.

• En este tejido nervioso existe además las células gliales. Su función es de aislante y de soporte de las neuronas. Por ejemplo las vainas de mielina que envuelven los axones y nervios.

Estructura de la neurona.

• Consta de un cuerpo neuronal o soma. Ahí reside el núcleo y la mayoría de orgánulos celulares.

• Axón o cilindroeje, neurita o fibra nerviosa. Es una larga prolongación del citoplasma. Transmite el impulso electroquímico.

• Dendritas. Ramificaciones del citoplasma que reciben señales de otras neuronas. El impulso va desde las dendritas y sale por el axón. El axón puede ser largísimo. Puede ir desde la médula espinal hasta el otro extremo del cuerpo, como un pie. NERVIO: Haces de axones o fibras nerviosas del sistema periférico. Hay dos tipos de nervios:

• SENSITIVOS. Van desde los receptores al encéfalo o médula espinal. • MOTORES. Van desde el encéfalo o médula espinal, hasta los efectores.

GANGLIOS NERVIOSOS.

• Agrupación de somas neuronales fuera del sistema nervioso central.

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Tipos de neuronas según su forma: • NEURONAS MULTIPOLARES.

Las más frecuentes en los animales. Poseen un axón y varias dendritas. • NEURONAS BIPOLARES.

Poseen axón y una dendrita. • NEURONAS UNIPOLARES O MONOPOLARES

Poseen una sola ramificación del soma que puede ramificarse en un axón y dendrita.

Tipos de neuronas según funciones. • Neuronas sensitivas o aferentes. Transmiten las señales de los órganos sensitivos

receptores de estímulos hasta el sistema nervioso central (encéfalo y médula espinal). • Neuronas de asociación, intercalares o interneuronas. Actúan como eslabones para las

sucesivas uniones a lo largo del sistema nervioso central. Enlazan y forman el circuito necesario para la conexión de neuronas sensitivas y neuronas motoras.

• Neuronas motoras o eferentes. Transmiten los impulsos nerviosos desde el encéfalo y médula espinal, hasta los órganos o glándulas efectoras.

ARCO REFLEJO:

• Es un circuito neuronal básico en el sistema nervioso. • Se produce de la siguiente manera:

1. Los receptores reciben el estímulo. 2. Ese estímulo llega a una neurona sensitiva 3. La neurona sensitiva lo transmite a una neurona de asociación. 4. La señal llega a través de ella a la neurona motora en la médula espinal. 5. La neurona motora transmite la orden 6. El efector ejecuta la orden.

RECEPTORES NERVIOSOS.

• Son neuronas encargadas de reaccionar ante un estímulo y transformarlo en un impulso nervioso.

• El estímulo puede ser un cambio interno y externo en el organismo. • Gracias a los receptores nerviosos se puede elaborar una respuesta ante un cambio en

el interior del organismo o en el entorno que le rodea.

Órganos sensoriales o de los sentidos. • Es donde se agrupan los receptores nerviosos con un mismo tipo de especialización. Por

ejemplo los receptores del olfato que están en la nariz, los del gusto, vista, oído, y tacto. • Cada órgano sensorial posee receptores específicos a un tipo de estímulo y responde

únicamente a ese y no a otro. Clasificación de receptores según sensibilidad al estímulo.

• Mecanorreceptores. Sensibles a estímulos mecánicos como el tacto, presión, sonido movimiento. Están en el oído, piel, músculos, vísceras, articulaciones, etc.

• Quimiorreceptores. Sensibles a sustancias químicas y a sus concentraciones. Son los situados en el olfato y el gusto, lengua y nariz.

• Fotorreceptores. Sensibles a la luz. Están en el ojo. Sentido de la vista. • Termorreceptores. Detectan variaciones de temperatura. Están por toda la piel.

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• Nocirreceptores. Detectan cambios intensos de energía mecánica, química o calorífica. Son los receptores del dolor. Están en la piel, músculos y vísceras.

IMPULSO NERVIOSO.

• Cuando un receptor recibe un estímulo, origina una señal electroquímica para transmitir la información.

• La transmisión del impulso nervioso es una transmisión electroquímica. Es un flujo de iones y no de electrones como sería el impulso eléctrico.

• El interior de la neurona tiene una carga eléctrica negativa respecto al exterior que tiene carga positiva. Esto es debido a que fuera existe una concentración mayor de iones sodio Na+ que dentro. Dentro hay mayor concentración de iones potasio K+.

• Entre el exterior y el interior de la neurona existe una diferencia de potencial. • La neurona está polarizada porque dentro y fuera de ella existen cargas diferentes.

POTENCIAL DE REPOSO. Es de unos -70 mV. El interior de la neurona tiene carga negativa cuando está en reposo o sea, cuando ni recibe ni transmite estímulos.

• Al recibir un impulso, la neurona aumenta su permeabilidad en la membrana para los iones sodio Na+. Se produce un cambio de potencial entre el interior y el exterior neuronal. El interior se hace positivo y el exterior negativo en este instante. De esta manera se produce un nuevo potencial llamado potencial de acción que es el desencadenante del impulso.

• Este cambio de potencial se transmite linealmente en un solo sentido. El estímulo se ha convertido en impulso nervioso que viaja por la neurona.

• Cuando ese cambio de potencial ya ha pasado, la neurona vuelve a sus estado de reposo mediante el transporte activo de Na+ al exterior y de K+ al interior. A esto se le llama bomba de sodio-potasio.

• Este proceso de propagación se produce en neuronas no recubiertas por mielina o amielíticas. En las neuronas con axones mielinizados o con fibras mielínicas el impulso se propaga en una trasnmisión saltatoria. La mielina actúa como aislante de la membrana neuronal y por tanto, no permite el paso de iones para provocar diferencias de potencial exterior-interior. Si embargo, existen zonas no aisladas donde la mielina se estrecha llamadas nódulos de Ranvier. El impulso no se transmite linealmente sino a “saltos”. Así la transmisión se hace más rápidamente respecto a neuronas sin mielina.

LA SINAPSIS.

• La sinapsis es necesaria para conectar unas neuronas con otras. • Esta unión transmite el impulso entre dos neuronas en la que participan células

especializadas llamadas neurotransmisores.

HENDIDURA SINÁPTICA. El espacio entre dos neuronas sinápticas.

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NEURONA PRESINÁPTICA. La neurona que transmite la información. NEURONA POSTSINÁPTICA. La que recibe la información.

• La sinapsis une el axón de la neurona presináptica con la dendrita de la neurona postsináptica.

Pasos del impulso y la estructura de una sinapsis. • El axón posee en el extremo un terminal engrosado (botones sinápticos) en cuyo interior

se encuentran los neurotransmisores almacenados en las vesículas sinápticas. • Cuando el impulso nervioso llega al botón sináptico, la diferencia de potencial provoca

la apertura de las vesículas, saliendo los neurotransmisores hacia la hendidura sináptica. • Los neurotransmisores llegan a la neurona postsináptica y se combinan con receptores

específicos produciendo un potencial de acción y la propagación del impulso. Los neurotransmisores liberados pueden ser destruidos o rescatados de nuevo por la membrana presináptica.

• El impulso va de la neurona presináptica a la postsináptica porque los neurotransmisores se encuentran únicamente en los botones sinápticos de los axones.

PRINCIPALES NEUROTRANSMISORES • Acetilcolina, noradrenalina, norepinefrina, serotonina, dopamina. • Los neurotransmisores pueden tener funciones de excitadores o inhibidores según salgan

más o menos de la neurona presináptica hacia la postsináptica. • Existen sustancias que actúan como excitadores o inhibidores del impulso, aunque no

son propiamente neurotransmisores. Por ejemplo la cafeína, nicotina, anfetas, excitan, y los tranquilizantes farmacológicos inhiben.

• El sistema nervioso de un organismo complejo es tremendamente sofisticado. Las neuronas y sus axones se conectan entre sí de diversas maneras formando una red extremadamente ramificada. En el hombre existen alrededor de 10.000.000.000 de neuronas.

DIVERGENCIA. Es el axón presináptico unido a varias neuronas postsinápticas. Origina muchos impulsos.

CONVERGENCIA. Varias neuronas presinápticas se unen a una neurona postsináptica. De varios impulsos se llega a un impulso.

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ORGANIZACIÓN DEL SISTEMA NERVIOSO DE LOS VERTEBRADOS.

SISTEMA NERVIOSO CENTRAL.

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• Formado por el cerebro que está en el cráneo y la médula espinal, que está en la columna vertebral. SUSTANCIA GRIS. Formada por los cuerpos neuronales. SUSTANCIA BLANCA. Formada por dendritas y axones.

• En el encéfalo la sustancia gris está en la periferia formando la corteza cerebral y corteza del cerebelo.

• En la médula espinal, la sustancia gris está en el interior rodeado por la sustancia blanca.

• Encéfalo y médula están rodeados por las meninges entre las que se encuentra el líquido cefalorraquídeo.

CEREBRO.

• Forma la masa encefálica. Recibe información sensorial y se elaboran respuestas voluntarias.

• Se divide en el hemisferio derecho e izquierdo, el cerebelo y el bulbo raquídeo. • Su capa más externa es la corteza cerebral donde está la sustancia gris. Es de superficie

rugosa para alojar el máximo número de neuronas en el mínimo espacio (circunvoluciones).

• La corteza consta de: Lóbulo frontal, temporal, parietal y occipital. Cada una de las partes tiene funciones específicas.

CEREBELO

• Situado en la parte posterior del cerebro. Consta de 2 lóbulos. • Responsable de los movimientos corporales, posturales, etc. • Si falla, la coordinación corporal falla.

BULBO RAQUÍDEO.

• Es la zona de conexión del encéfalo y médula espinal. • Responsable de funciones involuntarias como la respiración, ritmo cardíaco y presión

sanguínea, además de respuestas vegetativas como la tos, estornudos y vómito.

En la masa encefálica también se alojan el hipotálamo, tálamo e hipófisis. Todos ellos ligados al control de la coordinación nerviosa y endocrina.

SISTEMA NERVIOSO PERIFÉRICO.

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• Es el circuito por el que circulan las órdenes y la información desde el sistema nervioso central hasta los órganos efectores y desde los receptores hasta el sistema central.

• Son las neuronas que se prolongan fuera del sistema nervioso central.

Tipos de nervios. 1. NERVIOS CRANEALES.

Conectan directamente con el cerebro como los nervios ópticos, olfativos o el trigémino, entre otos. Existen 12 pares en el hombre.

2. NERVIOS RAQUÍDEOS. Se unen, parten o llegan con la médula espinal. Existen 31 pares en el hombre.

Las fibras sensitivas de cada par de nervios reciben información de los receptores. Esta información se procesa por la médula o el cerebro y por las fibras motoras se transmite la orden hasta los efectores músculos y glándulas. El sistema nervioso periférico también forma el sistema nervioso somático y el autónomo o vegetativo.

SISTEMA NERVIOSO SOMÁTICO. Formado por las neuronas cuyos axones llegan hasta los efectores sin interrupciones. Responsable de funciones voluntarias.

SISTEMA NERVIOSO AUTÓNOMO. Controla la actividad involuntaria o vegetativa, la actividad fisiológica del cuerpo. Las neuronas que forman este sistema forman sinapsis con otras motoras para poder llegar hasta el órgano que controlan. Es decir, sus axones no llegan directamente allí donde deben ejercer su función. Esta vía autónoma incluye dos neuronas. La primera (preganglionar) tiene su cuerpo en le sistema nervioso central ya sea en el encéfalo o la médula. Su axón sale desde un nervio craneal o espinal. La segunda neurona (postganglionar) tiene su cuerpo en los llamados ganglios vegetativos. Su axón sale desde esos ganglios hasta los efectores. De ahí el nombre de neurona preganglionar y postganglionar. El sistema nervioso autónomo se subdivide a su vez en el sistema simpático y parasimpático. Cada uno tiene funciones antagónicas y diferentes. En general cada uno de los órganos del cuerpo integra nervios del sistema simpático y parasimpático. El sistema simpático es el que habitualmente estimula las funciones involuntarias ligadas a situaciones de estrés o alerta. El parasimpático estimula funciones más relajadas: Ralentiza el corazón, actúa sobre los músculos digestivos y secreción salivar y digestiva.

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CAPÍTULO 12. LA REPRODUCCIÓN. REPRODUCCIÓN ANIMAL. En el mundo animal existen 2 tipos de reproducción: la sexual y la asexual. La mayoría lo hace de forma sexual. Reproducción asexual.

Es aquella en la que sólo interviene un progenitor. Los individuos son copias exactas entre sí e idénticos genéticamente a sus antecesores,

que las originan por sucesivas divisiones mitóticas. No hay intercambio de DNA. Desde el punto de vista evolutivo presenta una ventaja, y es la facilidad de obtener

descendencia de forma sencilla y rápida, para colonizar territorios nuevos. Por otro lado, algo negativo de esta reproducción es que al ser copias sin variación de DNA, la variabilidad genética que permite la adaptación al medio, se ve muy limitada.

Ejemplos de reproducción asexual:

• DIVISIÓN BACTERIANA. • GEMACIÓN. Yemas que brotan del cuerpo del progenitor. Se desarrollan y crecen hasta

separarse creando un nuevo individuo. Se da en las esponjas y algunos celentéreos. • FRAGMENTACIÓN. Se da en platelmintos y anélidos. El individuo se desarrolla por

completo a partir de un fragmento del cuerpo del progenitor. • PARTENOGÉNESIS. Se da en insectos y crustáceos y ciertas especies de peces, anfibios y

reptiles. En esta reproducción el óvulo desarrolla un individuo haya sido o no fecundado. En el ejemplo de los insectos el huevo desarrolla machos haploides si no es fecundado antes de su desarrollo, y hembras diploides si es fecundado previamente.

Reproducción sexual.

• Requiere la intervención de dos progenitores de sexos diferentes. Cada uno de ellos produce células sexuales haploides diferentes. Son los óvulos y espermatozoides.

• En esta reproducción los descendientes son genéticamente diferentes entre sí y a sus progenitores.

• El macho produce espermatozoides. Son pequeños y móviles gracias a su flagelo. • La hembra produce gametos grandes e inmóviles llamados óvulos. • La fecundación del óvulo se puede hacer de dos maneras:

FECUNDACIÓN EXTERNA. El óvulo es fecundado fuera de la hembra. Generalmente se da en animales acuáticos. La hembra pone los huevos y seguidamente el macho libera el esperma que fecundará los óvulos al agua. Ambos actos han de estar sincronizados para garantizar la fecundación.

FECUNDACIÓN INTERNA. El óvulo es fecundado dentro del cuerpo de la hembra. El macho deposita el esperma dentro de la hembra en el acto de la cópula. El órgano sexual femenino posee las condiciones idóneas de humedad y temperatura para garantizar que el esperma se desplace hasta donde se encuentra el óvulo. Esta fecundación se da en animales terrestres, mamíferos acuáticos, aves, tiburones y reptiles acuáticos. Requiere que los animales tengan periodos de celo donde la ovulación condiciona el momento del celo. En otras especies el acto de la cópula estimula la ovulación.

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HERMAFRODITAS

• Poseen dos tipos de gónadas y por eso producen espermatozoides y óvulos. • A diferencia de las plantas hermafroditas, los animales que lo son, no se autofecundan.

La fecundación es cruzada entre dos individuos, es decir, se aparean y fecundan mutuamente. Por ejemplo la lombriz de tierra.

La reproducción sexual supone una ventaja adaptativa y evolutiva debido a la recombinación de DNA entre progenitores y en la creación de sus gametos. Garantiza la variabilidad genética de una especie y posibilita una mayor capacidad de supervivencia debido a que en la descendencia pueden aparecer individuos mejor adaptados al medio que sus progenitores. LA REPRODUCCIÓN HUMANA.

• El ser humano se reproduce de forma sexual a través de la fecundación interna en las trompas de Falopio de la mujer.

• La mujer produce óvulos y el hombre espermatozoides. Ambos se crean en las gónadas con estructuras y funciones diferentes. Los testículos y los ovarios.

• El óvulo que se fecunda es alojado en el útero donde se adhiere al endometrio. La gestación normal del hombre dura 38 semanas y termina con el nacimiento de un precioso bebé que será presidente del gobierno como mínimo.

EL HOMBRE. APARATO REPRODUCTOR MASCULINO. TESTÍCULOS Y ESPERMATOZOIDES.

• El aparato masculino es el que fabrica los espermatozoides y el encargado de depositarlos en la vagina de la hembra.

• Está formado por un par de testículos alojados en el escroto. Allí se generan los espermatozoides. Luego está el pene. A través de el sale la orina y el esperma en el caso de la cópula. Por último están las glándulas anejas como la próstata, vesículas seminales y glándulas bulbouretrales. Sus funciones son la de secretar sustancias formando junto a los espermatozoides el semen.

• Dentro de los testículos se fabrican los espermatozoides en un proceso llamado espermatogénesis. Cada testículo se encuentra dentro del escroto que cuelga fuera del absomen, a una temperatura 4ºC más baja que la corporal. Esto es necesario para el desarrollo normal de los espermatozoides.

• Gracias a la espermatogénesis se producen espermatozoides por medio de células indiferenciadas llamadas espermatogonias. Estas células se reproducen por mitosis y algunas de ellas se desarrolla y se transforma en espermatcitos primarios. Estos a su vez forman espermatocitos secundarios haploides mediante una 1ª meiosis. En una segunda meiosis cada espermatocito secundario se divide formando espermátidas haploides. Cada espermátida sufre una serie de cambios de forma para llagar a convertirse finalmente en un espermatozoides maduro. En los humanos constan de: Cabeza, cuello y flagelo. En la cabeza se encuentra el núcleo haploide y está cubierto de enzimas necesarias en la fecundación. En el cuello hay muchas mitocondrias para dar energía al flagelo en su movimiento hacia la vagina.

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ESPERMATOGÉNESIS ESTRUCTURAS Y FUNCIONES DEL TRACTO

REPRODUCTOR MASCULINO HUMANO

REGULACIÓN ENDOCRINA DE LA REPRODUCCIÓN EN EL HOMBRE.

• En las gónadas se producen hormonas como los andrógenos y estrógenos. • El hombre produce andrógenos. Principalmente la testosterona que se fabrica en los

tubos seminíferos de los testículos. • En el cromosoma Y del hombre se encuentra un gen llamado Sry que es el responsable

del desarrollo de los testículos y la producción de testosterona. • La testosterona es la encargada del desarrollo del órganos sexual primario en la

gestación y del descenso de los testículos al escroto antes de nacer. En la pubertad es la que promueve las características sexuales secundarias como el crecimiento esquelético, muscular, transformación de la voz, etc.

• La espermatogénesis se inicia en la etapa de la pubertad. Sobre los 10 años el hipotálamo del niño segrega la GnRH (hormona liberadora de gonadotropina). La gonadotropina estimula el lóbulo anterior de la hipófisis para que se produzca hormona luteinizande LH y foliculoestimulante FSH. La LH promueve la producción de testosterona que se combina luego con la folículo estimulante FSH favoreciendo la espermatogénesis. Cuando hay un nivel alto de testosterona, la misma hormona actúa sobre el hipotálamo y la hipófisis cesando la producción de GnRH, LH, y FSH por retroalimentación negativa.

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LA MUJER. APARATO REPRODUCTOR FEMENINO. OVARIOS Y ÓVULOS.

• El aparato femenino está formado por: ovarios, trompas de Falopio, útero , vagina y vulva.

• Su función es la de crear el óvulo, alojarlo y recibir el semen del hombre para su fecundación y posterior gestación. También tiene una función endocrina secretando hormonas sexuales como estrógenos y progesterona. ÚTERO. Órgano muscular internamente cubierto por el endometrio donde se adhiere el óvulo fecundado. Su capa externa se renueva en cada menstruación. VAGINA. Tubo muscular que recibe el pene y es el canal del parto. VULVA. Formada por los labios y el clítoris. OVARIOS. Situados en la cavidad abdominal. Son dos glándulas encargadas de la formación de los óvulos y producción de hormonas sexuales.

OOGÉNESIS. FORMACIÓN DE ÓVULOS.

• Los óvulos vienen o se originan a partir de las oogonias diploides. Existen desde el embrión. En la fase prenatal origina los oocitos primario por mitosis (sobre el tercer mes del desarrollo fetal). Así permanecen hasta la pubertad de la niña.

• La actividad hormonal hace que en la pubertad los oocitos primarios se dividan por meiosis produciendo oocitos secundarios haploides.

• Los oocitos están rodeados por una capa de células formando el folículo. En la pubertad cada mes se produce la ovulación por hormona FSH hipofisaria. Esta hormona es folículo estimulante y provoca el aumento y desarrollo del folículo y esta a la vez proporciona nutrientes al oocito de su interior y estrógenos. En la ovulación este folículo revienta y libera al óvulo que bajará por las trompas hacia el útero. El folículo que queda en el ovario forma el cuerpo lúteo secretor de estrógenos y progesterona. Si se fecunda se siguen haciendo hormonas durante 3 meses. Si no se fecunda, se absorbe por el cuerpo en 2 semanas.

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ETAPAS DE LA OOGÉNESIS. REGULACIÓN ENDOCRINA DE LA REPRODUCCIÓN EN LA MUJER.

• La cantidad de hormonas femeninas se regula en producción y varía en función de las etapas vitales de la mujer (gestación, pubertad, etc).

• Toda esta actividad hormonal está regulada por el hipotálamo, hipófisis y ovarios que son los responsables del desarrollo sexual y funcionamiento reproductor de la mujer.

CICLO MENSTRUAL. • Es un proceso que se repite desde la pubertad hasta la menopausia. • La regula un compendio de hormonas con funciones específicas como los estrógenos,

progesterona, FSH (hormona folículo estimulante), LH (hormona luteinizante) y hormona liberadora de gonadotropina GnRH.

• La concentración de hormonas en la mujer varía a lo largo del ciclo menstrual a diferencia del hombre en el que las concentraciones son estables.

• Los estrógenos de la mujer son los que hacen desarrollar en la pubertad la mamas, ensanchamiento de pelvis, caderas, aumento de grasa corporal, etc.

• La acción hormonal regula cada mes los cambios en los ovarios y útero en lo que se conoce como ciclo menstrual.

Fases del ciclo menstrual. Fase preovulatoria o folicular.

• Se da en las 2 primeras semanas del ciclo y llega hasta aproximadamente el día 14 con la ovulación.

• La menstruación se produce a los 4 o 5 días de empezar esta fase. • Cuando termina la menstruación se produce una gran secreción de FSH, estrógeno y

LH. La FSH estimula el desarrollo de unos cuantos folículos y sólo uno de estos seguirá madurando hasta producirse la ovulación.

Fase postovulatoria o luteínica.

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• La LH estimula el desarrollo del cuerpo lúteo en el ovario. Su función es la de segregar gran cantidad de estrógeno y progesterona. Ambas hormonas preparan el endometrio para el embarazo y se desarrollan las redes sanguíneas que serán el inicio de una placenta en un posible embarazo.

• Si no hay fecundación, los niveles de estrógeno y progesterona descienden, el cuerpo lúteo, las redes sanguíneas desarrolladas en el endometrio y el óvulo, son desprendidos y expulsados originando el sangrado menstrual o menstrucción.

• Debido a este descenso de hormonas, el hipotálamos reanuda la producción de hormona gonadotropina GnRH para producir nuevamente FSH y LH. Los niveles aumentan otra vez y empieza un nuevo ciclo de maduración de un óvulo.

La fecundación del ser humano es interna. El esperma es depositado en el útero mediante el pene durante la eyaculación. Los espermatozoides se desplazan a través de la vagina hasta encontrar el óvulo. Uno de ellos será el fecundador. Cuando se unen espermatozoide y óvulo se forma un cigoto que es una célula diploide. Este cigoto se desplaza hasta llegar, en fase de 32 células, al útero donde se adhiere a las paredes del endometrio. El embrión está rodeado por una membrana y por el tejido uterino. Esto formará la placenta. El parto se desencadena por la acción de oxitocina, estrógeno y prostagladina. Después del parto la prolactina y oxitocina ejercen su acción hormonal en las glándulas mamarias, para que estas produzcan leche materna para el bebé. MÉTODOS DE CONTROL DE NATALIDAD Los hay de diferentes tipos, modos y eficiencia:

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ENFERMEDADES DE TRANSMISIÓN SEXUAL.

• Son las ETS o enfermedades venéreas.

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• Se transmiten en el acto sexual y son enfermedades contagiosas. Algunas de ellas son: SIDA, gonorrea, herpes genital, papiloma humano (HPV), sífilis,etc. LAMIDIOSIS: ETS que en la mujer produce inflamación pelviana (PID) y que causa posible infertilidad.

REPRODUCCIÓN ASISTIDA. • Se usa cuando hay algún tipo de problema, tanto del hombre o la mujer, para poder

engendrar un bebé. INSEMINACIÓN ARTIFICIAL. Método más usado y se trata de inyectar el semen en el útero a través de un catéter. FECUNDACIÓN IN VITRO (FIV O IVF) Se trata de fecundar el óvulo fuera de la madre que ha seguido un tratamiento previo de ovulación. Estos óvulos se aspiran por la vagina y se fecundan in vitro fuera de la madre. Los embriones obtenidos son insertados en el útero para que siga su crecimiento natural en la matriz. La primera vez que se uso fue en Inglaterra en 1978. Nació Louise Brown, y después de él miles de niños nacieron por este método. OTROS MÉTODOS.

Donación de óvulos fértiles a la mujer. Congelación de óvulos para cuando la mujer pueda gestar (caso de mujeres

con quimio, etc) “madres de alquiler” Ilegal en España.

Las nuevas tecnologías permiten el estudio del embrión antes de ser implantado para así descartar fallos genéticos (diagnóstico genético preimplantacional o DGP). La DGP también se usa para asegurarse el nacimiento de un bebé sano si enfermedades del tipo genético. Incluso pueden utilizarse para que un hermano nazca sano y ayude a otro que no lo esté. Quien regula todas estas aplicaciones es la Comisión Nacional de Reproducción Asistida que depende del Ministerio de Sanidad.

CAPÍTULO 13. EVOLUCIÓN.

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PRÓLOGO.

• Todas las especies del planeta, tanto las actuales como las extinguidas proceden de un ancestro común. Es la evolución la que permite entender todo el proceso de transformación de especies.

• El genético evolucionista T. Dobzhnsky (1900-1975) estableció “nada tiene sentido en Biología si no es a la luz de la evolución”.

• Después de 5 años investigando por todo el mundo y de 20 años de modelar sus ideas, Charles Darwin llegó a la conclusión que más ha cambiado la visión de la ciencia y el pensamiento: La Evolución de las especies por selección natural. El 24 de diciembre de 1859 publicó su trabajo “el origen de las especies”. Su teoría unificó todas las especies en un ancestro común y explicó la evolución de las especies que se iban adaptando al medio.

• Paralelamente a su publicación, también lo hizo Alfred Russel. • A partir de estos cambios de pensamientos y de las publicaciones de Darwin, se puede

decir que se originó la Biología como ciencia, ya que se podían explicar cosas sin discusión alguna y sin recurrir a explicaciones sobrenaturales, religiosas, etc.

INTRODUCCIÓN. A lo largo de la historia se han planteado diferentes explicaciones acerca de la diversidad biológica y de la evolución.

• En la época de Copérnico, Galileo, Kepler y Newton se fueron dejando de lado las teorías sobre que el centro era la Tierra. Se pasó a pensar en que nuestro planeta era como otro más regido por las mismas leyes que el resto, y que giraba alrededor del Sol. Sin embargo, aún en esa época aún se atribuían fenómenos sobrenaturales a la aparición de las especies.

• Las primeras teorías evolutivas surgieron a finales del S. XVIII Antes de eso el mundo occidental admitía la interpretación cristiana. “El Génesis”. Todo creado por Dios en el mismo momento e inmutable. Por su poco peso científico y por las pistas que dejaban las huellas fósiles y más hallazgos, estas teorías fueron perdiendo su fuerza.

• J. B. Lamark (1744-1829) propuso su primera teoría sobre la evolución en 1809 “Filosofía zoológica”. El Lamarkismo propone que un organismo hereda unas características determinadas por el uso o desuso de esas características. Por tanto, su evolución la determina el uso o desuso. Por ejemplo: El Lamarkismo propone que la jirafa al estirar su cuello para coger más comida, hacía crecerlo y que este cambio se transmitía en la herencia. Esta teoría se descartó en virtud de la de Darwin ya que no se pudo demostrar que el uso o desuso de los órganos fuese heredable. La explicación Darwinista para la jirafa plantearía que al principio habría jirafas con cuellos de diferentes longitudes. Como los del cuello largo estaría mejor alimentados, tendría más posibilidades de sobrevivir y por tanto más posibilidades de reproducirse en su madurez. La característica del cuello alto se iría expandiendo en generaciones en contra del cuello corto. La selección natural a ejercido su influencia para eliminar una característica que no estaba adaptada al medio y por tanto desaparece. En resumen se dice que el Lamarkismo es evolución por uso o desuso de características y el Darwinismo es la selección natural la causante de las características y no el uso. Todas las teorías de Darwin pudieron refutarse tras el trabajo de Gregor Mendel, en los que se basan los principios de la herencia genética moderna.

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La variabilidad genética observada por Mendel se explica por la selección natural. Todas las variaciones que supongan ventajas tendrán más éxito en la supervivencia.

DARWINISMO • En 1831 Darwin zarpó rumbo a la exploración a borde del barco Beagle. Estuvo 5 Años y

navegó por todo el mundo pasando por las costas de América del sur, Australia y África.

• En las Islas Galápagos observó las diferencias de la misma especie separadas geográficamente por las islas.

• Con todo lo observado, regresó a Inglaterra en 1836 y después de 20 años, publicó su explicación de la evolución en “El origen de las especies”. Se sirvió de estudios de fósiles, tiempo de la Tierra (Charles Lyell) y de estudios sobre crecimiento poblacional de Thomas Malthus. Todos estos registros, además de sus propios experimentos, hacen de su teoría explicativa una gran obra que cambiaría para siempre el mundo en que vivimos.

Algunas de sus afirmaciones: Dentro de una misma especie existe una gran variabilidad para la mayoría de

características. Todas las especies producen más población de la que el ambiente puede sostener. Es por eso que existe una competencia por los recursos limitados en lo que llama “Lucha

por la vida”. Las especies originan descendencia con modificaciones heredables acumuladas a lo

largos de años de evolución. Todo ello origina nuevas especies. Como bien sabemos, el mecanismo irrefutable que provoca toda esta evolución es la

selección natural.

LAS PRUEBAS DE LA EVOLUCIÓN. 1. Se aportaron evidencias de evolución en el tiempo gracias a las pruebas obtenidas por

la paleontología y la biogeografía. 2. Las comparaciones sobre anatomía y embriología con otras especies, ofrecieron

pruebas de un antecesor común entre distintas especies. 3. Las nuevas ramas como la genética, bioquímica, ecología y biología molecular, han

corroborado que la evolución es un hecho. Todas estas disciplinas nos dicen que tenemos todas las especies un antecesor común que fue evolucionando por selección natural dependiendo del medio donde se estuviese. La paleontología.

El registro fósil es una prueba de la evolución ya que muestra como eran de diferentes las especies extinguidas y las de ahora.

Los fósiles aportan conocimientos sobre las etapas en la evolución de las especies. Más del 90% de las especies que han existido hasta hoy, están extintas y no hay

descendencia de ellos. Por ejemplo dinosaurios, amonites, trilobites, etc.

La anatomía y embriología comparada. Estas ramas de la ciencia nos muestra un origen común entre las especies. Aporta evidencias de parentesco entre organismos. Indican afinidades evolutivas y ascendencia común. Por ejemplo, los vertebrados de 4

patas, aunque presentan extremidades con distintas funciones, tienen una estructura básica y común. Es el caso de la ballena cuyas extremidades se transformaron en

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aletas, o los pájaros en las que se convirtieron en alas, las serpientes que perdieron dichas extremidades, etc.

Otras analogías entre especies se dan a nivel de formas de respiración, transporte de oxígeno, procesos digestivos, etc.

Las homologías moleculares son también pruebas de la evidencia de la evolución.

El código genético tiene la misma base en todas las especies. La forma de actuar del código genético es el mismo para todos los organismos.

Por ejemplo, si se coge RNA mitocondrial del conejo para producir hemoglobina, y se inyecta en una bacteria como la Escherichia Coli que no la produce, veremos que empieza a producirla. Se demuestra entonces la universalidad del DNA y que el código es común.

Otra evidencia del origen común aparte del código genético, son toda una serie de procesos como el metabolismo, o enzimas y macromoléculas que son iguales en animales, primitivos y actuales.

Evidencias en un origen común se encuentra también en la anatomía como los cinco dedos común a muchas especies y en la embriología.

También la selección artificial aporta especies.

Ya Darwin sabía que el hombre podía seleccionar y por tanto producir artificialmente, nuevas variedades de animales y plantas con características favorables respecto a una función determinada.

Mediante el cruce de generaciones el hombre ha creado nuevas formas no encontradas en la naturaleza.

El ejemplo más claro está en las plantas, animales domésticos y de compañía. El hombre y su “selección artificial” genera especies nuevas más favorables para ellos. Ejemplo de las gallinas más ponedoras, vacas más grandes, plantas más resistentes al clima, etc.

La genética aporta pruebas evidentes. Mendel demostró que las características de un organismo vivo son heredadas y se heredan en las sucesivas generaciones. Sin embargo, hasta que el desarrollo de la genética en el siglo XX lo hizo posible, no se supo dónde y cómo se depositaban esos factores hereditarios. Retomando los trabajos de Darwin, la genética moderna incluye en sus estudios la genética de poblaciones. Es lo que se conoce por nodarwinismo, síntesis moderna o teoría sintética. Conceptos del neodarwinismo:

La evolución es un cambio en la frecuencia de los alelos en una población a lo largo de generaciones. Este cambio es fruto de la selección natural, deriva genética, mutación y flujo genético.

La selección natural es la reproducción diferencial de los genotipos en una población. Es decir: hay selección natural porque aparecen genotipos más adaptados, más resistentes, más eficientes biológicamente.

T. Dobzhansky: “La evolución es un cambio en la composición genética de las poblaciones. El estudio de los mecanismos evolutivos corresponde a la genética poblacional”.

El DNA es el “principio transformante” de las especies y responsable de la transmisión genética.

Francis Crick y James Watson descubrieron la estructura de doble hélice del DNA. Publicaron sus estudios en 1953.

Según la Biología molecular: La mutación de partes de DNA provoca variabilidad genética sobre la que actúa la selección natural que provoca cambio evolutivo.

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Todas las especies comparten el mismo lenguaje genético expresado en el DNA. Premisa fundamental del parentesco evolutivo entre todas las especies.

LA EVOLUCIÓN SE PRODUCE POR SELECCIÓN NATURAL. • Una de las conclusiones a las que llegó Darwin, fue la de que las especies producen

más descendencia de la que el ambiente puede soportar. Sin embargo, el número de individuos de una población se mantiene estable dentro de unos valores. Esto induce a pensar en que nacen más individuos de los que llegan a reproducirse. Mueren más jóvenes antes de dejar descendencia o mueren sin dejarla.

• Otra idea es que dentro de una misma especie existen individuos con características diferentes. Estas diferencias proporcionan diferentes niveles de adaptación al medio en el que viven. Esto también hace llegar a la conclusión de que algunas características de ciertos individuos producen ventajas sobre los que no las tienen, para desenvolverse en el medio. En definitiva una mayor posibilidad de sobrevivir, desarrollarse y dejar descendencia que heredará dichas características ventajosas. A lo largo de generaciones, estas características se van heredando a más individuos y al final se hará común a todas, produciendo un cambio evolutivo por selección natural.

• La selección natural es un proceso que se lleva a cabo porque existen individuos de la misma especie pero con diferencias con mayor o menor consecuencia. Las ventajas o desventajas de una característica es lo que hace posible la variación genética por selección natural.

• El proceso de selección natural se concibe como un proceso de adaptación de una especie en un medio determinado. En definitiva son modificaciones en la evolución que aumentan las posibilidades de sobrevivir y de descendencia.

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CAPÍTULO 14. PRINCIPIOS DE ECOLOGÍA. EL MEDIO AMBIENTE. Los seres vivos y el ambiente en el que viven están en una continua interacción. Existen varios factores en el ambiente como el abiótico (inanimado) y el biótico (que incluye todos los organismos del ambiente). Dentro del factor abiótico están los factores físicos y los químicos. Tipos de factores abióticos físicos: Suelo, agua, clima, humedad, temperatura, etc.

• La temperatura es un factor físico muy importante para la vida. Fuera de unos márgenes la vida se hace muy difícil. A temperaturas inferiores el agua se puede congelar y las células pueden morir por congelación. En el otro extremo, un excesivo calor puede producir la desnaturalización de proteínas. Las variaciones de temperatura en la Tierra, ya sea por las alturas, la latitud o longitud geográfica, son factores que determinan la distribución de las distintas formas de vida.

• El tipo de suelo también influye en esa distribución de seres vivos. Si es roca viven por ejemplo los líquenes, si es terreno más suelto podrán vivir más especies y así en los diferentes tipos de suelo.

• La cantidad de agua disponible en cada sitio también supone un importantísimo factor ecológico. La adaptación de organismos acuáticos a la tierra supuso una evolución de especies para que no perdieran sus niveles de agua. Crearon capas que favorecían la conservación interna del agua, el tipo de fecundación se convirtió en interna, la respiración interiorizó los órganos a un medio húmedo al igual que el desarrollo embrionario,etc. Todos estos cambios son el producto de la adaptación al medio con pocos recursos acuáticos.

Tipos de factores abióticos químicos: Cantidad de oxígeno, agua, dióxido de carbono, nitrógeno, fósforo, etc. POBLACIÓN BIOLÓGICA

Es el conjunto de individuos de una misma especie que viven juntos en un mismo espacio y al mismo tiempo. Por ejemplo la población de conejos de una determinada zona.

Todos estos individuos establecen relaciones entre sí y con el medio que les rodea. La ecología de poblaciones estudia las cantidades de individuos de una especie en un

determinado lugar y las variaciones de estas cantidades con el tiempo.

LAS POBLACIONES VARÍAN DE TAMAÑO.

El tamaño de una población biológica varía en función de diversos factores: • Nacimientos y muertes. • Inmigración y emigración.

Una población crecerá si hay un mayor número de nacimientos y de inmigración, sobre la emigración y fallecimientos producidos. Ocurre lo contrario si se hace a la inversa. Una población disminuirá si hay más muertes y mayor emigración.

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Las variaciones de población se miden por la densidad de población. Se define como el número de individuos por unidad de superficie. Por ejemplo 1000 personas por km2. Variación de población= (nacimientos-fallecimientos)+(inmigrantes-emigrantes) La tasa de crecimiento de una población se mide en relación con la tasa de natalidad y mortalidad: TASA DE CRECIMIENTO= TASA DE NATALIDAD – TASA DE MORTALIDAD.

POTENCIAL BIÓTICO: Tasas de crecimiento máximo de una población que se daría si los recursos fuesen limitados y el número de nacimientos fuera el máximo y el de fallecimientos el mínimo. Es un crecimiento exponencial de la población que se da en ejemplos como bacterias ( a los 20 minutos pueden haber doblado su población) Este crecimiento se da con poca frecuencia en la naturaleza y por periodos cortos de tiempo, ya que los recursos no son ilimitados y llegan a escasear en ocasiones. Dicha escasez provoca más muertes y la lucha por subsistir, lo que se traduce en un descenso de población. Todos los factores ambientales que hacen que los recursos sean limitados reciben el nombre de resistencia ambiental. CAPACIDAD DE CARGA O SOSTENIMIENTO. Indica el número de población mayor que podría soportar un ambiente con sus recursos. En la naturaleza esta capacidad es variable en función de factores como la cantidad de agua, luz, nutrientes, depredadores, etc. Su gráfica indicaría un crecimiento rápido al principio y estable dentro de la capacidad de carga. Hay casos en los que una población crece por encima de su capacidad de carga. Llega a un límite en el que la población se colapsa, los recursos no se renuevan y se produce un drático descenso del número de individuos. Tenemos un ejemplo con bacterias y organismos planctónicos. COMPETENCIA INTRAESPECÍFICA. Es la lucha por los recursos limitados que se da entre los miembros de una misma población. COMPETENCIA INTERESPECÍFICA. Lucha o competencia por los recursos entre poblaciones de especies diferentes. COMUNIDADES BIOLÓGICAS.

Es un nivel superior a las poblaciones. Es el conjunto de poblaciones que ocupan un determinado sitio, llamado hábitat. En

dicho hábitat existen las condiciones adecuadas para que las distintas especies puedan vivir y reproducirse.

ECOSISTEMA. Conjunto formado por una comunidad de especies y su hábitat. El ecosistema incluye todos los seres vivos que viven en un mismo espacio físico y químico. La comunidad es el componente biótico del ecosistema que es el soporte abiótico.

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NICHO BIOLÓGICO.

Se define nicho ecológico al espacio determinado que ocupa una especie determinada dentro de un ecosistema. Se refiere al espacio físico, factores ambientales en los que se mueven y al papel que desempeña en dicho ecosistema. Incluye las relaciones con otras especies, si son depredadores o depredados, etc.

La competencia intraespecífica es un factor que regula el tamaño de las poblaciones. La competencia interespecífica incluye factores de tamaño y distribución de las

poblaciones en competencia.

TAMAÑO DEL ECOSISTEMA Los ecosistemas pueden tener una gran variedad de tamaños, pudiendo ser un ejemplo una charca, un río, un bosque, una selva, etc. Todos los ecosistemas tienen en común la interacción entre los individuos de igual y diferente especie y de estos con el propio hábitat. El ecosistema es un conjunto de relaciones con carácter complejo e inestable. Un ecosistema evoluciona en lo que se denomina sucesión. Esta sucesión abarca desde las primeras comunidades hasta la comunidad clímax estable, que perdura si no hay grandes cambios externos. El papel del ser humano ha jugado en ocasiones un papel negativo alterando y destruyendo ecosistemas que ya no se recuperarán. ENERGÍA Y MATERIA EN LOS ECOSISTEMAS. Todos los ecosistemas tienen en común que necesitan un aporte de energía y nutrientes que ira descendiendo en la escala de organismos más complejos. Este funcionamiento tiene una serie de características:

• La energía fluye unidireccionalmente desde el exterior a los organismos autótrofos y de ahí a los heterótrofos.

• La materia circula entre el medio abiótico y los individuos del ecosistema. Los nutrientes se incorporan y fluyen de forma cíclica.

FLUJO DE ENERGÍA EN UN ECOSISTEMA.

La energía es necesaria para la vida en cualquier ecosistema. Esta energía es el aporte que recibimos del Sol. La energía del Sol es transformada en energía química por los organismos fotosintéticos

que fabrican glucosa. Estos seres vivos son denominados organismos productores. Su presencia en la biosfera es de gran importancia ya que suponen el enlace de la

energía solar con el resto de seres heterótrogos. En el medio terrestre estos organismos son las plantas verdes terrestres. En el medio acuático son microrganismos que forman el fitoplancton que está suspendido en el mar.

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A parte de ser un enlace entre la energía solar y el resto de organismos, también constituyen el alimento para algunos de esos seres vivos. La energía química de las moléculas alimenticias es almacenada por el ser vivo en forma de ATP. Los seres vivos que consumen organismos productores se denominan organismos consumidores.

Son heterótrofos porque dependen de otros para cubrir sus necesidades energéticas. Dentro de los organismos consumidores están:

• CONSUMIDORES PRIMARIOS. Herbívoros que comen plantas y vegetales. • CONSUMIDORES SECUNDARIOS. Carnívoros. Comen organismos primarios.

Obtienen energía del productor de forma indirecta. • CONSUMIDORES TERCIARIOS. Carnívoros que comen carnívoros.

Con lo dicho anteriormente se llega a la conclusión de que la energía se distribuye unidireccionalmente de los productores a los consumidores. Dentro del ecosistema también se incluyen los organismos descomponedores. Son heterótrofos y se alimentan de restos de animales y vegetales muertos. Son un ejemplo las bacterias y hongos. Gracias a los descomponedores se liberan gran cantidad de elementos químicos al medio ambiente que quedarán a disposición de los productores. Realizan un proceso de mineralización de la materia orgánica.

La energía que fluye en el ecosistema se transfiere de un nivel a otro produciéndose una pérdida de parte de la misma en cada transferencia. La pérdida de energía se produce en forma de calor del metabolismo de los seres vivos. Debido a esta pérdida progresiva de energía es indispensable un aporte continuo al ecosistema que viene del Sol.

CICLO DE LA MATERIA EN UN ECOSISTEMA.

La materia necesaria para la vida tiene un flujo cíclico. Empieza a generarse en los productores, pasa a los consumidores y ambos sirven de materia a los organismos descomponedores que cierran el ciclo al devolver materia inorgánica al medio que utilizarán los productores nuevamente.

Los diferentes niveles que recorre la materia en este ciclo recibe el nombre de niveles tróficos. Empieza en el nivel de los productores, consumidores primarios, secundarios y terciarios. Cuando todos mueren , sirven al nivel trófico de los descomponedores. Al devolver material inorgánico al ambiente cierran el ciclo de la materia.

En cada nivel trófico se pierde parte de materia que es desechada en forma de residuos por el organismo. Si se representa este descenso de materia en cada nivel, saldrá una representación gráfica en forma de pirámide. Esta representación sigue la Ley Lindeman o ley del 10%. Esta ley dice: Solo entre el 10 % y el 15% de la presa es aprovechada por los organismos de cada nivel trófico. Siguiendo esta representación, en un medio natural predominarían las plantas, luego los herbívoros y al final los carnívoros y carnívoros que comen otros carnívoros que serían menos numerosos. Los elementos con mayor proporción en la materia viva son: Carbono, oxígeno, nitrógeno y fósforo, al igual que el agua.

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Los ciclos de cada nutriente o ciclos biogeoquímicos describen la circulación, a lo largo de los diferentes niveles, de estos elementos.

CICLO HIDROLÓGICO. La incorporación de agua en un ecosistema sigue un proceso que integra elementos de precipitación-evaporación. Los seres vivos también aportan agua al medio. Las plantas absorben por las raíces y devuelven al medio en forma de vapor de agua por las hojas. Los animales la pierden en la orina, sudor, respiración… CICLO DEL CARBONO

Uno de los elementos más importantes en la vida pues toda la conocida está basada en esta molécula.

Está presente en la atmósfera como carbono inorgánico CO2 y disuelto en agua. Los organismos clorofílicos son los encargados de incorporarlo como carbono orgánico

al resto de seres vivos. Los organismos consumidores lo devuelven al medio en forma de CO2.

Otros aportes de CO2 a la atmósfera se produce por la combustión del carbón, petróleo o madera, incendios, etc.

La cantidad de carbono de plantas, animales, árboles , etc presente en forma fósil en el carbón, gas o petróleo es muy alta. Su combustión excesiva está produciendo un exceso de Co” en la atmósfera provocando el famoso efecto invernadero, causante del calentamiento global, aumento del nivel del mar por deshielo, etc. CICLO DEL NITRÓGENO.

Muy importante para la vida. Forma parte de proteínas, ácidos nucleicos y clorofila. El nitrógeno N2 de la atmósfera no puede ser adquirido por animales y vegetales.

Existen bacterias que fijan el nitrógeno de la atmosfera y lo transforman en nitratos. Los nitratos pueden ser absorbidos por las plantas y de ahí al resto de organismos que son los consumidores. Un ejemplo de simbiosis es el de ciertas bacterias y el guisante. Estas bacterias fijadoras de nitratos se establecen en unos nódulos en las raíces de las plantas que absoberán los nitratos producidos

Los animales devuelven parte de estos nitratos en forma de excedentes en la excreción. Cuando mueren los consumidores y productores devuelven también compuestos

nitrogenados por medio del trabajo de los descomponedores. Estos compuestos nitrogenados serán usados por otras bacterias que producirán compestos de nitrógenos más simples como el amonio NH+4. Luego otras bacterias (nitrificantes) lo transforman en nitritos y nitratos que popdrán ser parte del ciclo nuevamente. Finalmente existen bacterias desnitrificantes que transforman los nitratos y liberan N2 directamente al medio. En resumen, el nitrógeno entre en el ciclo de un ecosistema a través de un proceso de nitrificación o de fijación y se devuelve a la atmósfera a través de la desnitrificación.

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El correcto funcionamiento de un ecosistema también depende de un equilibrio entre la fijación y liberación de nitrógeno.