A partir del carbono incorporado ahora los individuos van a tener que por un lado sintetizar todas aquellas moléculas que necesitan, sean estos glúcidos, lípidos y proteínas .Al mismo tiempo que degradarlas con el fin de obtener energía. Todos estos procesos de síntesis y degradación se encuentran perfectamente coordinados en aras de obtener en todo momento las cantidades justas de cada una de ellas. Se trata de equilibrio entre ellos. Según esto podemos definir como metabolismo de un ser vivo, metabolismo de una célula, al conjunto de reacciones químicas que tienen lugar en su interior. Las reacciones dirigidas a la elaboración de sustancias (materia orgánica) se le conoce como anabolismo y a las reacciones dirigidas a la destrucción de materia, catabolismo.
En los procesos catabólicos se obtiene la energía (ATP) que será necesaria en los procesos anabólicos. Tanto las reacciones anabólicas como catabólicas que forman las distintas rutas metabólicas están catalizadas por encímas. Hay mucho variedad de reacciones:
Reacciones de oxidación reducción (reacciones redox): Son las reacciones en las que una sustancia se oxida y otra se reduce. La oxidación y reducción se produce por intercambio de electrones entre ellas, la sustancia oxidante va a ganar electrones mientras que el reductor los pierde.
Reacciones de hidrólisis: La hidrólisis supone el desdoblamiento de una molécula inicial en sustancias más pequeñas. En las hidrólisis interviene el agua desarrollandose en un medio ácido o básico, hablando de hidrólisis ácida o básica.
Reacciones de polimerización: Unión de moléculas para formar una mas grande, no confundir con la condensación, en esta última se unen dos sustancias para formar una tercera, mientras que en la polimerización la molécula final resultante estará formada por muchas más pequeñas.
Reacciones de esterificación: Intervienen un ácido más un alcohol; el resultado es un ester. La reaccion química transcurre entre el hidroxilo del alcohol (OH) y el carboxilo del ácido (COOH).
Estas reacciones son solo un ejemplo, hay muchos otros tipos de reacciones.
Fases del metabolismo
El mantenimiento de la vida requiere de un cambio continuo de sustancias y una constante transformación de la energía, para que ocurran estos cambios se deben cumplir tres fases que son las siguientes:
1. - Absorción.
Es la fase donde penetran en el protoplasma las sustancias químicas y la energía que procede del medio ambiente.
La absorción de la materia consiste en la penetración de especies químicas a través de la membrana plasmática. Esto implica que todo lo que absorbe el protoplasma debe hallarse en solución sean, sólidas, líquidas o gaseosas.
2. - Transformación.-
La fase de transformación abarca todos los actos por los que el protoplasma transforma las especies químicas y la energía absorbidas.
Comprende especialmente:
a) La secreción.- Consiste en que el protoplasma produzca compuestos (enzimas o fermentos) que intervienen en las transformaciones.
b) La digestión.- Consiste en hacer solubles las sustancias absorbidas que las pone en condiciones de entrar en reacción con formación de otras sustancias químicas.
c) La asimilación.- Consiste en que el protoplasma se transforme en algunos de sus componentes propios.
d) La desasimilación.- Consiste en que en el protoplasma se desintegra parte de sus componentes o de sus reservas, de los que resultan los compuestos y la energía que interviene en la asimilación.
3. - Excreción.
Consiste en la eliminación de las especies químicas que no sé incorporados al protoplasma o se dispersa energía (calor, luz).
La absorción, transformación y excreción que constantemente se produce en los organismos vivos dan un crecimiento de la materia y de la energía (anabolismo) o de un decrecimiento o pérdida de materia y energía (catabolismo)
LA DIGESTIÓN
Una vez ingerido, el alimento se descompone en sustancias químicas simples por el proceso de la digestión y, posteriormente, los compuestos químicos nutritivos pasan por absorción a las células del cuerpo y a los tejidos, en los que habrán de ser aprovechados mediante el mecanismo fisiológico denominado metabolismo.
Digestión de Invertebrados
En los
protozoos no suele existir una estructura permanente que tenga la función de ingerir el alimento y digerirlo. Así, por ejemplo, la ameba emite prolongaciones denominadas seudópodos, encargadas de englobar y rodear el alimento para a continuación formar una vacuola en la que es digerido, la llamada vacuola digestiva Otros, por el contrario, presentan una estructura permanente llamada surco oral, hacia el que atraen las partículas alimenticias que luego pasan a vacuolas digestivas; tal es el caso del paramecio. En los
celenterados (corales, hidras, etc.) se aprecia una boca comunicada con una cavidad digestiva con forma de saco y que tiene las paredes cubiertas de una capa de células digestivas. Por su parte, los
gusanos planos presentan a continuación de la apertura bucal un tubo digestivo que se ramifica por todo el cuerpo. No obstante, éste es un sistema digestivo incompleto, ya que el alimento entra por el mismo orificio por el que se expulsan los residuos de la digestión. En los
anélidos, gusanos articulados en segmentos, como la lombriz de tierra, el aparato digestivo es completo, ya que el alimento penetra por la boca, pasa por varios órganos en los que se digiere y los residuos se expulsan por el ano, situado en el extremo opuesto a la boca. En otros grupos más evolucionados de invertebrados se desarrollan mandíbulas con dientes y piezas bucales modificadas para la masticación o la succión.(insectos)
Digestión en los vertebrados
En los
vertebrados, el aparato digestivo alcanza su máxima complejidad y está constituido por órganos diferenciados. En todo el gran grupo de los vertebrados se diferencian dos fundamentales glándulas digestivas: el hígado y el páncreas, que son esenciales en la producción de enzimas y jugos necesarios para la digestión.
Tipos de digestión
a) intracelular es un tipo de nutrición heterótrofa en el cual el alimento es descompuesto y procesado para su utilización al interior de la célula. Es propio generalmente de organismos muy simples y unicelulares como lo es la ameba.
b) extracelular Tiene lugar en las cavidades digestivas, de modo que permite digerir grandes masas de alimento. Va asociado a un gran desarrollo del aparato digestivo tubular y abierto en el que se secretan enzimas.LA EXCRECIÓN
secreción= acto de producir una célula o un ser vivo y verter al exterior sustancias de cualquier clase, y se llama también, por ese hecho, secreciones a las sustancias. El acto de verter una secreción se llama secretar.
La secreción es inicialmente un proceso celular, en el que determinadas sustancias pasan del citoplasma al exterior por ósmosis o por exocitosis (esto sólo en célula eucariotas)
En los organismos pluricelulares la secreción es la función característica de los órganos llamados glándulas . En el caso de los animales verdaderos, que tienen un medio interno fisiológicamente regulado, se llaman secreciones endocrinas a las que se vierte al medio interno, y glándulas endocrinas a las que producen esas secreciones. Existen además glándulas exocrinas, como las salivares o las sudoríparas, que vierten al exterior (o a cavidades internalizadas como el tubo digestivo). En las plantas también hay glándulas, que vierten al exterior sal, aceites esenciales o, como en el caso de los nectarios, soluciones nutritivas (néctar).
defecación= es el proceso biológico de eliminación de las heces (son los desperdicios sólidos producidos por los seres vivientes como producto final de la digestión . Las heces son los restos de los alimentos no absorbidos por el tubo digestivo (como fibras y otros componentes que no son útiles para el animal en cuestión) así como células del epitelio intestinal que son descamadas en el proceso de absorción de nutrientes, microorganismos, así como otras sustancias que no son capaces de atravesar el epitelio intestinal).
la excreción= es el proceso biológico por el cual un animal elimina de su organismo las sustancias tóxicas, adquiridas por la alimentación o el metabolismodel organismo
En organismos unicelulares y animales muy pequeños la excreción es un proceso celular que no requiere estructuras especializadas. En organismos cuyas células están dotadas de pared, como plantas y hongos los desechos suelen incorporarse a la composición de la pared, quedando así fuera del medio fisiológicamente activo donde importa su toxicidad.
- El amoníaco- Es excretado por invertebrados acuáticos, peces óseos y larvas de anfibios. Es muy tóxico pero, por su gran solubilidad y difusión, el agua circundante lodiluye y arrastra con rapidez.
- La urea- Se produce en el hígado por transformación rápida del amoníaco, resultando ser mucho menos tóxico y más soluble aunque se difunde con mayor lentitud.
- El ácido úrico- Es característico de animales que ingresan el agua en poca cantidad. Se forma a partir del amoníaco y otros derivados nitrogenados. Se excreta en forma de pasta blanca o sólido dado su mínima toxicidad y baja solubilidad. Es característico de animales adaptados a vivir en un ambiente seco y poner huevos con cáscara y membrana impermeables al agua, como por ejemplo insectos, moluscos pulmonados, reptiles y aves.
INTERCAMBIO GASEOSO
Caracteres generales
el oxígeno es necesario para poder consumir la energía de los alimentos
existen dos procesos distintos aunque relacionados:
respiración celular: proceso oxidativo que se da en el interior de las células
respiración externa: intercambio de oxígeno y dióxido de carbono del animal con su medio (que es lo que se trata en lo que sigue debajo)
los animales unicelulares obtienen todo el oxígeno que necesitan mediante difusión directa a través de la membrana celular
el transporte desde los órganos de intercambio al resto de tejidos del cuerpo se hace mediante un sistema circulatorio interno y gracias a la presencia de moléculas como la hemoglobina
la forma en la que un animal respira depende del medio en el que vive, así por ejemplo el agua contiene unos 9 ml de oxígeno por litro mientras que un litro de aire tiene 209 ml, ésto significa que los animales deben desarrollar mecanismos eficaces para obtener ese oxígeno dependiendo del medio
es posible que los animales vivan cierto tiempo sin agua y sin comida, pero no sin oxígeno; ésto se debe a que no existen órganos para la acumulación de gas
para todos los animales, independientemente del medio en el que vivan se cumple que:
el medio externo está separado del cuerpo en la región del intercambio de gases por una fina membrana
la membrana tiene que estar siempre húmeda debido a que los gases la atraviesan en disolución
los gases pasan la membrana por difusión, es decir, se utiliza el gradiente de concentración y ésto no provoca un gasto de energía
Tipos de respiración
cutánea
el intercambio de gases ocurre a través de la pared del cuerpo
la pared del cuerpo debe estar por tanto siempre húmeda por lo que solo la tendrán animales que puedan permitirse esta condición
hay varios grupos de animales que tienen esta respiración
protozoos, obtienen el oxígeno por difusión a través de la membrana celular
poríferos, las esponjas obtienen el oxígeno para sus células a través de la difusión por el coanodermo
diblásticos (Cnidarios y Ctenóforos)
acelomados (platelmintos y otros, tenias, duelas, planarias): es el único mecanismo de respiración que tienen y además no poseen un sistema de transporte interno por lo que se hace por difusión. Los animales deben ser muy pequeños para que la difusión de los gases sea efectiva (menos de 1mm)
pseudocelomados (nematodos y otros) exclusivamente cutánea pero aquí ya aparece un sistema de transporte, en este caso el fluido del pseudoceloma
anélidos (oligoquetos como lombrices de tierra, hirudineos como las sanguijuelas, y los poliquetos), aunque algunos grupos también pueden presentar agallas. Aquí el fluido celomático es el que transporta el gas
crustáceos: algunos crustáceos pueden respirar a través de zonas finas de la cutícula, especialmente aquellos de pequeño tamaño. En los grandes predomina el sistema branquial
anfibios:
presentan estructuras específicas como el replegamiento de la membrana para aumentar la superficie.
En el caso de animales acuáticos son evaginaciones de la membranas hacia el exterior mientras que en los terrestres son invaginaciones de la membrana que ayudan a mantenerse húmeda.
desarrollan un sistema de ventilación que mueve continuamente el aire o agua que está en contacto con la estructura respiratoria. Suelen ser cilios o músculos
tienen un sistema de transporte interno para mover los gases
traqueal
la tienen los artrópodos terrestres
hay dos estructuras diferentes que llevan a cabo este tipo de respiracióntráqueas:
sistema de tubos ramificados de varios diámetros que recorren todo el cuerpo
el tubo que va hacia el interior se llama tráquea y está impermeabilizado por una cutícula para evitar la pérdida de agua a través de tubo
los tubos que se ramifican se llama traqueolas, tienen una pared con membrana húmeda a través de la cual se hace el intercambio. Son muy numerosas y llegan a todas las células del cuerpo.
debido a que las traqueolas llegan a todas las células no es necesario un sistema interno de transporte de gases (por eso estos animales no tienen pigmentos respiratorios como la hemoglobina)
normalmente el animal tiene un espiráculo, que es la salida al exterior y hay musculatura que puede regular la entrada de gases
tráqueas branquiales
son típicas en larvas acuáticas de insectos
el sistema traqueal está dentro del cuerpo pero las tráqueas se prolongan hacia el exterior con numerosos repliegues membranales (parecido a las branquias)
cuando ocurre la metamorfosis la parte externa se pierde y queda solo el sistema traqueal
pulmones en libro
lo presentan arañas y escorpiones (que además tienen traqueal)
consiste en una cámara que se abre al exterior por un orificio. En el interior hay membrana muy replegada dispuesta paralelamente (de ahí el nombre).
los pliegues dividen la cámara en dos lados, el externo en contacto en el aire y el interno en contacto con el líquido circulatorio
branquial
son expansiones membranosas del cuerpo en contacto con el medio externo
son muy comunes en animales acuáticos pero también se encuentran en algunos grupos terrestres
hay dos tipos de branquias
branquias externas: en larvas de anfibios, penacho de piel muy plegado y en contacto con el agua
branquias internas: en peces y artrópodos
anélidos, los poliquetos y hiruineos presentan branquias que salen de los anillos del cuerpo (especialmente aquellos de vida parásita de animales marinos), aunque hay otros que sólo respiran por el tegumento. Los oligoquetos (lombrices de tierra no tienen branquias)
moluscos, además de la respiración por el tegumento algunos grupos tanto marinos como terrestres presentan branquias, como los bivalvos
crustáceos, aunque también pueden respirar por partes finas de la cutícula ésto es solo en especies de tamaño pequeño, las mayores desarrollan branquias que se disponen en posiciones muy variables y que también están cubiertas de una cutícula muy fina. En el caso de los decápodos los lados del caparazón encierran la cavidad branquial que se abre anterior y ventralmente. Una segunda maxila impulsa el agua sobre los filamentos branquiales al interior de la cavidad.vertebrados:
peces cartilaginosos: todos tienen 5 hendiduras faríngeas y a cada lado hay un poro que es el espiráculo. En estos animales el agua entra por la boca y sale por el espiráculo mientras baña las branquias. El espiráculo es lateral en los tiburones y dorsal en las rayas (en estas el agua entra también por el espiráculo). El tabique faríngeo se llama arco branquial y posee dos hemimembranas
peces óseos:
están constituidas por finos filamentos cubiertos por una delgada membrana epidérmica que está plegada repetidamente en lamelas aplanadas y ricamente provistas de vasos sanguíneos
pulmonar
los pulmones son bolsas membranosas que se encuentran en el interior del cuerpo
durante el desarrollo embrionario el sistema pulmonar está conectado con el tubo digestivo
suelen ser pares pero dependiendo del animal es posible que solo haya uno como en las serpientes
un inconveniente del intercambio gaseoso por pulmones es que el aire debe entrar y salir por el mismo camino, a diferencia de las branquias de los peces, por ejemplo, en los que el agua circula en un solo sentido
en anfibios, reptiles y mamíferos:
flujo de aire bidireccional
entre un ciclo de inspiración y expiración suele queda un 30 % del aire residual
los anfibios tienen un pulmón poco eficaz con poca superficie pulmonar. Presentan pulmones cuya forma varía desde unos sacos simples de paredes lisas (salamandras) hasta los de sapos y ranas que están divididos en varias cámaras.
en reptiles los pulmones están divididos en numerosos sacos aéreos interconectados, la superficie total de intercambio gaseoso está muy aumentanda respecto a los amfibios
en mamíferos: las vías respiratorias son la tráquea que se bifurca en dos bronquios cada uno hacia un pulmón. Estos se siguen bifurcando en bronquiolos y termina en los alveolos (en el resto de animales se llaman faveolos), que son sacos ciegos y es donde se produce el intercambio. Entre un mámifero y un anfibio de igual tamaño el primero tiene 10 veces más superficie pulmonar
en aves:
poseen los sacos aéreos que son grandes bolsas llenas de aire y conectadas con los pulmones.
EL SISTEMA NERVIOSO
Neuronas
Esta claro que la mayoría de lo que entendemos como nuestra vida mental implica la actividad del sistema nervioso, especialmente el cerebro. Este sistema nervioso está compuesto por miles de millones de células, las más simple de las cuales son las células nerviosas o neuronas. ¡Se estima que debe haber cien mil millones de neuronas en nuestro sistema nervioso!
Una neurona típica tiene todas las partes que cualquier otra célula pueda tener, y unas pocas estructuras especializadas que la diferencian. La principal parte de la célula es llamado
soma o
cuerpo celular . Contiene el
núcleo , el cual contiene el material genético en forma de cromosomas.
Las neuronas tienen un gran número de extensiones llamadas
dendritas . A menudo parecen como ramas o puntos extendiéndose fuera del cuerpo celular. Las superficies de las dendritas son principalmente lugar donde se reciben los mensajes químicos de otras neuronas.
Hay una extensión que es diferente de todas las demás, y se llama
axón . A pesar de que en algunas neuronas es difícil distinguirlo de las dendritas, en otras es fácilmente distinguible por su longitud. La función del axón es transmitir una señal electroquímica a otras neuronas, algunas veces a una distancia considerable. En las neuronas que componen los nervios que van desde la medula espinal hasta tus pies, ¡los axones pueden medir hasta casi 1 metro!
Los axones más largos están a menudo recubiertos con una capa de mielina, una serie de células grasas que envuelven al axón muchas veces. Eso hace al axón parecer como un collar de granos en forma de salchicha. Sirven para una función similar a la del aislamiento de los cables eléctricos.
Al final del axón está la
terminación del axón , que recibe una variedad de nombres como
terminación,
botón sináptico,
pié del axón , y otros (!No se por que nadie ha establecido un término consistente!). Es allí donde la señal electroquímica que ha recorrido la longitud del axón se convierte en un mensaje químico que viaja hasta la siguiente neurona.
Entre la terminación del axón y la dendrita de la siguiente neurona hay un pequeño salto llamado
sinapsis (o salto sináptico, o grieta sináptica), sobre la cual discutiremos un poco. Para cada neurona, hay entre 1000 y 10.000 sinapsis.
El potencial de acción
Cuando las sustancias químicas hacen contacto con la superficie de la neurona, estas cambian el balance de
iones (átomos cargados electrónicamente) entre el interior y el exterior de la membrana celular. Cuando este cambio alcanza un nivel umbral, este efecto se expande a través de la membrana de la célula hasta el axón. Cuando alcanza al axón, se inicia un potencial de acción.
La superficie del axón contiene cientos de miles de minúsculos mecanismos llamados
bombas de sodio . Cuando la carga entra en el axón, las bombas de sodio a la base del axón hacen que los átomos de sodio entren en el axón, cambiando el balance eléctrico entre dentro y fuera. Esto causa que la siguiente bomba de sodio haga los mismo, mientras que las anteriores bombas retornan el sodio hacia fuera, y así en todo el recorrido hacia abajo del axón.
¡El potencial de acción viaja a una media de entre 2 y 400 kilómetros por hora!
La sinapsis
Cuando el potencial de acción alcanza la terminación del axón, causa que diminutas burbujas químicas llamadas
vesículas descarguen su contenido en el salto sináptico. Esas sustancias químicas son llamadas
neurotransmisores . Estos navegan a través del salto sináptico hasta la siguiente neurona, donde encuentran sitios especiales en la membrana celular de la siguiente neurona llamados
receptores .
El neurotransmisor actúa como una pequeña llave, y el lugar receptor como una pequeña cerradura. Cuando se encuentran, abren un camino de paso para los iones, los cuales cambian el balance de iones fuera y dentro de la siguiente neurona. Y el proceso completo comienza de nuevo.
Mientras que la mayoría de los neurotransmisores son excitatorios - p. Ej. Excitan la siguiente neurona - también hay neurotransmisores inhibitorios. Estos hacen más difícil para los neurotransmisores excitatorios tener su efecto.
Tipos de Neuronas
Aunque hay muchos tipos diferentes de neuronas, hay tres grandes categorías basadas en su función:
1. Las
neuronas sensoriales son sensibles a varios estímulos no neurales. Hay neuronas sensoriales en la piel, los músculos, articulaciones, y órganos internos que indican presión, temperatura, y dolor. Hay neuronas más especializadas en la nariz y la lengua que son sensibles a las formas moleculares que percibimos como sabores y olores. Las neuronas en el oído interno nos proveen de información acerca del sonido, y los conos y bastones de la retina nos permiten ver.
2. Las
neuronas motoras son capaces de estimular las células musculares a través del cuerpo, incluyendo los músculos del corazón, diafragma, intestinos, vejiga, y glándulas.
3. Las
interneuronas son las neuronas que proporcionan conexiones entre las neuronas sensoriales y las neuronas motoras, al igual que entre ellas mismas. Las neuronas del sistema nervioso central, incluyendo al cerebro, son todas interneuronas.
La mayoría de las neuronas están reunidas en "paquetes" de un tipo u otro, a menudo visible a simple vista. Un grupo de cuerpos celulares de neuronas, por ejemplo, es llamado un
ganglio o un
núcleo. Una fibra hecha de muchos axones se llama un
nervio . En el cerebro y la médula espinal, las áreas que están compuestas en su mayoría por axones se llaman
materia blanca , y es posible diferenciar
vías o
tractos de esos axones. Las áreas que incluyen un gran número de cuerpos celulares se llaman
materia gris.