Estructuras nutricionales y relación estructura-función
Una esponja de mar, una mosca, un surubí y un puma de la Patagonia se alimentan y respiran todos los días. Sin embargo, ninguno tiene el mismo "equipo" para hacerlo. ¿Qué tienen en común y por qué sus estructuras son tan diferentes? Eso es lo que vamos a descubrir en este apartado.
Las funciones de la nutrición
Todos los organismos pluricelulares son sistemas abiertos: toman materia y energía del ambiente, las transforman y devuelven desechos. La nutrición es el conjunto de funciones que hace posible ese intercambio. Son cuatro:
| Función | Qué ocurre | Ejemplo en un mamífero |
|---|---|---|
| Captación | Se toman nutrientes y gases del medio | Boca, pulmones |
| Degradación | Los alimentos se rompen en partículas pequeñas | Estómago, intestino |
| Transporte | Los nutrientes llegan a cada célula | Sangre |
| Eliminación | Se expulsan los desechos | Riñones, heces, exhalación de CO₂ |
Lo que importa es que, al final, cada célula reciba lo que necesita y se libre de sus desechos. Desde este punto de vista, la célula es una "caja negra": ahora no nos interesa qué pasa adentro, sino que le llegue materia y se retire lo que sobra.
Lo universal es la función. Lo que cambia de un grupo a otro es la estructura que la realiza.
Nombrá una estructura que cumpla la función de intercambio de gases en cada uno de estos grupos: peces, mamíferos e insectos (artrópodos). Escribilas en una lista…
Nombrá una estructura que cumpla la función de intercambio de gases en cada uno de estos grupos: peces, mamíferos e insectos (artrópodos). Escribilas en una lista indicando a qué grupo corresponde cada una.
Diversidad de estructuras nutricionales
Veamos cómo resuelven las funciones distintos grupos de animales.
Poríferos (esponjas). No tienen tubo digestivo. El agua entra por muchos poros hacia una cámara central. Allí, unas células con flagelo, los coanocitos, atrapan partículas de alimento y las digieren dentro de la propia célula (digestión intracelular). El agua sale por una abertura grande. Como todas sus células están en contacto con el agua, no necesitan sistema de transporte.
Celenterados (medusas, anémonas). Tienen una cavidad digestiva con una sola abertura: boca y ano son la misma. Es un tubo incompleto. Parte de la digestión es extracelular, dentro de la cavidad.
Artrópodos (insectos). Tienen tubo digestivo completo (boca y ano). Respiran por tráqueas: tubitos que llevan el aire directamente a los tejidos.
Peces. Tubo digestivo completo y respiración por branquias, que toman el oxígeno disuelto en el agua.
Anfibios. De adultos usan pulmones simples y también la piel húmeda, por donde intercambian gases.
Mamíferos. Tubo digestivo completo con regiones muy especializadas, pulmones con millones de alvéolos y sangre que transporta todo (circulación cerrada).
Los poríferos (esponjas) son animales que viven fijos en el fondo del agua. Describí brevemente cómo obtienen su alimento e indicá qué estructuras participan (poros,…
Los poríferos (esponjas) son animales que viven fijos en el fondo del agua. Describí brevemente cómo obtienen su alimento e indicá qué estructuras participan (poros, cámara central, coanocitos).
Armá un cuadro comparativo de cuatro columnas (poríferos, artrópodos, peces, mamíferos) y tres filas (tipo de aparato digestivo: sin tubo digestivo, incompleto o…
Armá un cuadro comparativo de cuatro columnas (poríferos, artrópodos, peces, mamíferos) y tres filas (tipo de aparato digestivo: sin tubo digestivo, incompleto o completo; dónde ocurre la digestión; estructura de absorción). Completalo con la información que conozcas y señalá cuál de los grupos presenta mayor especialización.
La relación superficie/volumen
Una célula o un cuerpo intercambia sustancias con el ambiente a través de su superficie. Pero lo que debe abastecer es su volumen, es decir, toda la materia viva que hay adentro.
La relación superficie/volumen (S/V) es el cociente entre la superficie y el volumen de un cuerpo. Cuanto mayor es, más superficie de intercambio hay para cada unidad de volumen.
Al duplicar el lado, la superficie se multiplica por 4 pero el volumen por 8. La superficie crece menos que el volumen, entonces la relación baja.
Explicá qué es la relación superficie/volumen de un cuerpo o de una célula y por qué se la considera importante para el intercambio de sustancias con el ambiente.
Explicá qué es la relación superficie/volumen de un cuerpo o de una célula y por qué se la considera importante para el intercambio de sustancias con el ambiente.
Un cubo de 1 cm de lado y otro de 2 cm de lado representan dos células imaginarias. Calculá la superficie total, el volumen y la relación superficie/volumen de cada…
Un cubo de 1 cm de lado y otro de 2 cm de lado representan dos células imaginarias. Calculá la superficie total, el volumen y la relación superficie/volumen de cada cubo. Luego explicá qué le pasa a esa relación cuando el tamaño aumenta y qué consecuencia tiene para el intercambio de materiales.
Estructura y función: ganar superficie
Los animales grandes no pueden depender solo de su piel. La solución evolutiva fue crear órganos internos con muchísima superficie, plegados o ramificados, para meter mucha superficie en poco espacio.
Branquias de un pez. Cada branquia tiene muchos filamentos, y cada filamento tiene laminillas muy finas. Las características clave son:
-
Gran superficie (filamentos y laminillas): más oxígeno disuelto en contacto con el cuerpo.
-
Paredes muy delgadas con muchos capilares: el oxígeno pasa rápido a la sangre y se reparte.
Intestino delgado de un mamífero. Tiene tres niveles de plegado: pliegues, vellosidades y microvellosidades (en la membrana de las células). Así, un tubo de pocos metros tiene una superficie de absorción enorme.
Las branquias de un pez están formadas por muchos filamentos con laminillas muy delgadas y llenas de capilares. Explicá cómo esta estructura se relaciona con la función…
Las branquias de un pez están formadas por muchos filamentos con laminillas muy delgadas y llenas de capilares. Explicá cómo esta estructura se relaciona con la función de captar oxígeno del agua. Mencioná al menos dos características estructurales y el efecto de cada una.
El intestino delgado de los mamíferos presenta pliegues, vellosidades y microvellosidades. Argumentá por qué esta organización es una solución al problema de la relación…
El intestino delgado de los mamíferos presenta pliegues, vellosidades y microvellosidades. Argumentá por qué esta organización es una solución al problema de la relación superficie/volumen en un animal grande, y compará con lo que ocurre en una esponja, que no necesita un órgano así. Incluí al menos un ejemplo numérico imaginario que muestre cómo se incrementa la superficie al plegarse una estructura.
Respirar necesita un medio líquido
Los gases como el O₂ y el CO₂ cruzan las membranas por difusión, pero solo si están disueltos en agua. Por eso toda superficie respiratoria debe estar húmeda, y además ser fina y estar bien irrigada.
| Grupo | Superficie respiratoria | Cómo se mantiene húmeda |
|---|---|---|
| Peces | Branquias | Están sumergidas en agua |
| Anfibios | Piel y pulmones | Mucus y ambientes húmedos |
| Insectos | Tráqueas | El aire se disuelve en el líquido de las células terminales |
| Mamíferos | Alvéolos pulmonares | Capa de líquido dentro de los pulmones |
Dieta y estructura: rumiantes y carnívoros
La estructura del tubo digestivo se relaciona con qué come el animal.
| Vaca (herbívoro rumiante) | Puma (carnívoro) | |
|---|---|---|
| Alimento | Pasto, rico en celulosa | Carne, rica en proteínas y grasas |
| Dificultad | La celulosa es difícil de degradar | Se digiere con facilidad |
| Estómago | Cuatro cámaras (rumen, retículo, omaso, abomaso) | Una sola cámara |
| Intestino | Muy largo | Corto |
| Ayuda | Microorganismos en el rumen que degradan la celulosa | Jugos ácidos y enzimas |
El alimento vegetal tarda más en degradarse y aporta menos energía por gramo, por eso la vaca necesita cámaras especiales, microorganismos y un tubo largo para dar tiempo a la absorción. El puma digiere rápido un alimento muy nutritivo con un tubo corto.
Un rumiante, como la vaca, y un felino, como el puma de la Patagonia, tienen aparatos digestivos muy distintos. Analizá la relación estructura-función en ambos casos:…
Un rumiante, como la vaca, y un felino, como el puma de la Patagonia, tienen aparatos digestivos muy distintos. Analizá la relación estructura-función en ambos casos: cómo se relacionan la dieta, el largo del tubo digestivo y las cámaras o regiones especializadas con la forma de obtener nutrientes. Proponé una hipótesis sobre qué pasaría si se intercambiaran sus dietas.
Volvé al principio: la esponja, la mosca, el surubí y el puma cumplen las mismas funciones, pero cada uno con estructuras que dependen de su tamaño, su ambiente y su dieta.