Los seres vivos se nutren.

      La nutrición es la característica de los seres vivos que les permite captar, transformar y utilizar la materia y la energía de los materiales del ambiente. En los animales de organización más compleja, diferentes sistemas de órganos intervienen en éste proceso.

     Los materiales que los seres vivos obtienen del ambiente que los rodean son los nutrientes. Una clase de nutrientes por ejemplo,  el agua, las sales minerales y el gas oxígeno- son materias inorgánicas y proporcionan a los seres vivos los átomos y moléculas con las cuales construyen su organismo. El otro tipo de nutrientes son sustancias orgánicas: por ejemplo, los hidratos de carbono o azúcares, las grasas, las proteínas y los ácidos nucleicos. A estas sustancias orgánicas las llamamos alimentos porque además de materia para la composición del cuerpo, le brindan energía para su funcionamiento. Los azúcares o hidratos de carbono son alimentos básicos de la célula, ya que le brindan energía. Algunas azúcares de moléculas muy complejas, como por ejemplo la celulosa, forman las paredes de la célula de las plantas. De las grasas y las proteínas, la célula también obtiene energía pero, además, con esas sustancias se forman estructuras celulares, por ejemplo, las membranas celular y nuclear.

     Como resultado del proceso de la nutrición, las células de un organismo generan residuos o desechos que son eliminados al exterior.

Consumidores y productores.

        A los organismos como los animales, los hongos y algunos microorganismos, que se alimentan de otros seres o de sus restos, se los denomina consumidores o heterótrofos (hetero=diferente; trofos: alimento, heterótrofo quiere decir "que toman su alimento de otros seres distintos de ellos").

         Algunas bacterias, las algas unicelulares y pluricelulares y también las plantas solo incorporan del ambiente nutrientes inorgánicos, como el agua, las sales minerales y el gas dióxido de carbono. Pero con la energía de la luz, que es captada por un pigmento verde llamado clorofila, transforman los nutrientes inorgánicos en un hidrato de carbono complejo: la glucosa. Esta sustancia orgánica es entonces su alimento. El proceso de elaboración del alimento, mediante la acción de la luz (fotos en griego significa "luz") es la fotosíntesis. A los seres vivos que realizan la fotosíntesis se los llama productores o autótrofos (auto: "propio": trofos: "alimento"). A partir de las moléculas de glucosa y con algunos nutrientes inorgánicos, los productores fabrican todas las otras sustancias orgánicas que forman su organismo.

Nutrición heterótrofa

El hongo obtiene los nutrientes de la fruta que descompone.

El hongo obtiene los nutrientes de desechos de otros seres vivos

El conejo es la fuente de energía para el puma

Las plantas son la fuente de energía de la langosta

El pez proporciona a la garza la energía que el ave necesita.

Nutrición Autótrofa

Las plantas producen su propio alimento

Ciclo celular

     Las células eucariotas en división pasan por una secuencia regular, respectiva de crecimiento celular y división conocida como ciclo celular. Este ciclo consta de cinco fases principales: G1,  S, G2, mitosis y citosinesis. La finalización del ciclo requiere un cierto tiempo en que va de unas cuantas horas a varios días, dependiendo del tipo de células y del tipo de factores externos como temperatura y nutrientes disponibles.

     Antes de que la célula pueda iniciar la mitosis y se divida, debe duplicar su ADN, sintetizar más proteínas  asociadas al ADN en los cromosomas, producir mayor numero de orgánulos para las dos células hijas, y montar las estructuras necesarias para llegar a un buen término la mitosis y la citosinesis. Los procesos preparatorios se producen durante la fase G1, S, G2 que colectivamente se denominan interfases.

     El proceso clave de la duplicación del ADN se produce en la fase S (etapa de síntesis) del ciclo celular, momento en que muchas proteínas asociadas al ADN se sintetizan también, la fase G ("gap", separación) preceden y siguen a la fase S. 

     En la fase G1, que precede la etapa S, hay un periodo de intensa actividad bioquímica. Las células duplican su tamaño, y sus enzimas, ribosomas, mitocondrias  y otras moléculas y estructuras citoplasmáticas aumentan también de numero. La célula debe sintetizar algunas estructuras completamente de nuevo, desde el principio. Esta incluye: microtúbulos, filamentos de actina y ribosomas que están compuestos al menos en partes, por subunidades de proteínas. Las estructuras membranosas como los complejos de Golgi, lisosomas, vacuolas y vesículas, se derivan todas, aparentemente, del retículo endoplasmatico, que se renueva y agranda por la síntesis de lipidos y proteínas.

     En la célula que tiene centriolo (es decir, la mayoría de las células eucarioticas, excepto las plantas con flores), los dos centriolos empiezan a separarse y duplicarse. Las mitocondrias y cloroplastos, que solo se forman a partir de otra mitocondria y cloroplasto preexistente, también se duplican. Cada mitocondria y cloroplasto tiene su propio cromosoma que esta organizado de forma muy parecida al cromosoma circular de la célula bacteriana. Durante la fase G2 que sucede a la fase S precede a la mitosis, aparece los mismos preparativos para la división celular. Los cromosomas ya duplicados que están dispersos por el núcleo en forma de filamentos de cromatina, empiezan a enrollarse y a combinarse en estructura más compacta.

La duplicación del centriolo se termina, con los dos pares de cetriolos maduros dispuestos cerca del envoltorio nuclear algo separados entre si. Durante este periodo, la célula empiezan el montaje de estructura necesaria durante la mitosis para repartir un numero exacto de cromosomas a cada célula hija y durante la citosinesis para la separación de las dos células hijas.

La división celular en los eucariotas

     El problema de la división del material hereditario es las células eucariotas es mucho más complejo. Una célula eucariota típica contiene unas 1000 veces más ADN que una célula procariota, y este ADN es lineal, formando un determinado número de cromosomas. Por ejemplo, la especie humana contiene 46 cromosomas en cada célula del cuerpo, siendo cada cromosoma diferente a los otros. Cuando esta célula se divide, cada célula hija debe recibir una copia completa, y sólo una, de cada uno de los 46 cromosomas. 

     La resolución de este problema es ingeniosa y compleja. En la mitosis, es una serie de etapas sucesivas, cada célula hija recibe un juego completo de cromosomas de su progenitor.      La mitosis va seguida normalmente por la citosinesis, proceso por el cual la célula se divide en dos nuevas células. Cada célula hija no solo contiene los núcleos con el numero cromosómico completo sino que, contiene también aproximadamente la mitad del citosol y orgánulos de la célula progenitora.

      Aunque la mitosis y la citosinesis son las partes  culminante de la reproducción celular, solo representan dos etapas de un proceso mas prolongado.

Las células eucariotas: animales y vegetales

Es suficiente con mirar alrededor, quizás en el jardín de tú casa, para ver que los organismos autótrofos y los heterótrofos son muy diferentes entre sí. Y las células que componen a unos y a otros poseen estructuras distintivas. ¡Eso si, son todas eucariotas!

La célula vegetal tiene una pared celular de celulosa, que hace que tenga rigidez. Además estas células tienen los cloroplastos, con clorofila, que son los que gracias a ellos realizan la fotosíntesis y por eso son autótrofas (son capaces de realizar su propio alimento). 

Las células animales no tienen una pared celular (en el exterior de la célula), son heterótrofas por que son incapaces de sintetizar su propio alimento, incorporando los nutrientes de los alimentos que poseen otros seres vivos, ya que no poseen cloroplastos con clorofila para la fotosíntesis. Además presentan Lisosomas funcionales para la digestión intra (dentro) y extracelular (fuera de le célula) (endocitosis y exocitosis).

Tanto la célula vegetal como la animal poseen membrana celular, pero la célula vegetal cuenta, además, con una pared celular de celulosa, que le da rigidez.

La célula vegetal contiene cloroplastos: organelos  capaces de sintetizar azúcares a partir de dióxido de carbono, agua y luz solar (fotosínteis)  lo cual los hace autótrofos (producen su propio alimento) , y la célula animal no los posee por lo tanto no puede realizar el proceso de fotosíntesis.

Pared celular: la célula vegetal presenta esta pared que está formada por celulosa rígida, en cambio la célula animal no la posee, sólo tiene la membrana citoplasmática que la separa del medio.

Una  vacuola única  llena de líquido que ocupa casi todo el interior de la célula vegetal, en cambio, la célula animal, tiene varias vacuolas y son más pequeñas.

Las células vegetales pueden reproducirse mediante un proceso que da por resultado células iguales a las progenitoras, este tipo de reproducción se llama reproducción asexual.

Las células animales pueden realizar un tipo de reproducción llamado reproducción sexual, en el cual, los descendientes presentan características de los progenitores pero no son idénticos a él.

Las células tiene muchos orgánulos cada uno de ellos con una misión diferente.

Cloroplasto: son orgánulos formados por membranas. Contienen pigmentos, como la clorofila, que absorben energía lumínica, indispensables para la fotosintesis.

Pared celular: está compuesta por un hidrato de carbono denominado celulosa. Protege a la célula, le proporciona rigidez, permite la circulación de agua y de minerales. También contiene sustancias que protegen al vegetal de ciertas enfermedades. 

Las conexiones entre células contiguas se dan a través de estructuras llamadas "plasmodesmos".

Lisosomas: orgánulos formados por membrana. Contienen enzimas que realizan la digestión celular y permiten que la célula transforme las sustancias complejas.

También actúan sobre los desechos celulares.

Centríolos: pequeñas estructuras cilíndricas que intervienen en la división celular.

Mitocondrias: orgánulos compuestos por membranas. En ellas se produce la respiración celular, proceso por el cual la célula obtiene energía a partir de los nutrientes en presencia de oxígeno.

Retículo endoplasmático (R.E): conjunto de tubos y sacos huecos conectados entre sí en los que se procesan y se transportan sustancias en la célula. Se distinguen el retículo endoplasmático liso (R.E.L) y el retículo endoplasmático rugoso (R.E.R); éste ultimo tiene adosados ribosomas.

Complejo de Golgi (dictiosomas en las células vegetales): procesa, "empaqueta" dentro de vacuolas y distribuye sustancias que provienen del retículo endoplasmático.

Vacuolas: especie de bolsas de membranas que almacenan desechos o reservas como agua, azúcares, sales y otros nutrientes. En algunos casos, aumentan el tamaño de la célula por acumulación de agua. En las células vegetales son de gran tamaño.

Citoesqueleto: sostiene y da forma a la célula. También actúa como medio para el transporte de sustancias. En las células vegetales está menos desarrollado.

FORMA Y TAMAÑO de las CÉLULAS

Las células procariotas miden, por lo regular, unos 2 micrómetros. En cambio, las células eucariotas como la de las plantas o animales, miden tipicamente entre 10 y 30 micrómetros de diámetro. Una de las restricciones importantes para que las células sean mayores es la relación entre volumen y superficie. 

Es a través de la membrana externa de la célula los materiales (como el oxígeno, dióxido de carbono, iones, nutrientes y productos de excreción) entran y abandonan las células. Estas sustancias son las materias primas del metabolismo celular, que es el conjunto de reacciones químicas que se producen en la célula, con mayor rapidez y deben intercambiarse los materiales con el ambiente si es que la célula es persistente en su actividad. En células más pequeñas, la relación entre su superficie y su volumen es superior a las de las células más grandes proporcionalmente, en las células más pequeñas entra y sale mayor cantidad de materiales por unidad de tiempo. En cambio una célula mayor esta obligada a tener un intercambio superior de sustancias para poder hacer frente a las necesidades de un volumen mayor de materia viva (y aún así, la proporción entre superficie y volumen resulta ser menor). No es de extrañar entonces que la célula más activa metabolicamente es por lo general pequeña.

Otros limite impuesto al tamaño celular parece implicar la capacidad que tiene el núcleo (centro control celular) en fabricar  las copias suficiente en información para regular los procesos que ocurren en una gran célula metabolicamente activa. La excepciones parecen "probar" la regla. En cierto protistas unicelulares muy grandes y complejos, cada célula tiene 2 o más núcleos siendo al parecer copias de uno primero original.

Como las gotas del agua o como las pompas de jabón las células tienen una tendencia a ser esféricas pero a menudo las células toman otras formas. Las paredes celulares, por ejemplo, que se encuentran en las plantas, hongos y muchos organismos unicelulares son generalmente rígidas. La forma que toman las células encerradas es la que determinan sus paredes, que, según el tipo de organismo pueden adquirir formas muy diversas. Las formas de algunas células están determinadas por las uniones y las presiones que se ejercen son las células vecinas. Este es el caso, por ejemplo de las células prismáticas que revisten el interior de la tráquea. Las formas, de muchas células dependen de la disposición de filamentos estructurales. 

CRECIMIENTO Y DESARROLLO

La capacidad de reaccionar frente a los estímulos que tienen todos los seres vivos les permite, entre otras cosas, buscar su alimento. Al tener asegurada la alimentación, el organismo crece, aumentando de tamaño, y madura, es decir se desarrolla, pudiendo alcanzar las características necesarias para reproducirse. Cuando una célula crece, aumenta su volumen. En los organismos unicelulares, alcanzando cierto tamaño, la célula se divide y produce dos células hijas; este proceso origina nuevos individuos. En los seres pluricelulares, como por ejemplo, un árbol, también aumenta el número de células y el árbol crece. A lo largo de toda su vida, el árbol repone partes perdidas como hojas y corteza. Por eso se dice que las plantas tienen crecimiento ilimitado.

Cuando la semilla del algarrobo encuentra las condiciones de temperatura y humedad adecuada, comienza a germinar. Por sucesivas divisiones de sus células, crecimiento y especialización, se forman los distintos tejidos que integran órganos de la planta. En los tejidos aumenta el numero de células y entonces crecen en longitud y también en grosor. Cuando el árbol madure los órganos reproductores formarán nuevas semillas que darán comienzo al ciclo de vida de otro algarrobo.

El desarrollo en los animales
Cuando un animal pierde una parte de su cuerpo, salvo algunas excepciones como las estrellas de mar y los cangrejos, no puede reponerla. Por eso, a diferencia de lo que sucede con las plantas, los animales tienen crecimiento limitado. Sus formas de desarrollo son distintas. Algunos crecen fuera del cuerpo de la madre: por lo tanto tienen desarrollo externo, como por ejemplo, las aves y los reptiles. Los mamíferos poseen desarrollo interno, por que crecen dentro del cuerpo materno. Tanto los reptiles, las aves y los mamíferos, cuando nacen tienen los mismos órganos que los adultos, aunque son de menor tamaño. En esos casos se dice que los animales tienen desarrollo directo.

Las vicuñas necesitan de los cuidados de sus padres para crecer, hasta que puedan desenvolverse por si mismo. A esos cuidados se los denomina crianza. En cambio, las tortugas se desarrollan independientemente de los cuidados maternos.

La metamorfosis

      Cuando nacen, la mayoría de los insectos y también los sapos y las ranas no tienen la misma forma del cuerpo ni las mismas estructuras y órganos que el adulto. En ciertos casos, hasta viven en ambientes diferentes. A medida que el individuo se convierte en adulto, sufre una transformación llamada metamorfosis. Durante la transformación el organismo pasa por diferentes etapas hasta alcanzar la forma definitiva. El tipo de desarrollo con metamorfosis se llama indirecto. Veamos dos ejemplos de metamorfosis: las libélulas y los mosquitos. Las libélulas nacen de un huevo que fue puesto por la hembra en las plantas acuáticas de una laguna. De los huevos eclosionan (nacimiento, aparición) las larvas que son carnívoras. Las larvas mudan (proceso por el cual un animal sustituye parcial o totalmente su cubierta o tegumento) de piel varias veces, manteniendo una forma similar de la última muda emerge el individuo adulto. 

La hembra del mosquito también desova (soltar las hembras los huevos) en el agua dulce. Del huevo nace una larva que come desde microorganismos hasta otras larvas de mosquito. Luego se transforma en otro tipo de larva, que es una etapa acuática anterior al desarrollo del adulto.

En algunos animales, como las libélulas, las etapas intermedias del desarrollo se parecen entre si, mientras que en otros, como el mosquito, esas etapas son distintas.

Fuente: Ciencias Naturales y Tecnología. 1 Educación Secundaria. Editorial AIQUE.

Autores: Patricia Alberico - Andrea Burgin y otros.

Texto e imágenes originales modificado.

REPRODUCCIÓN SEXUAL

En muchas clases de seres vivos, la reproducción es sexual. Esto quiere decir que los hijos se forman por la unión de dos células proveniente de los padres. Por ejemplo en los mamíferos como los monos, las vacas y los ratones, cuando los órganos reproductores llamados ovarios (en las hembras) y testículos (en los machos), están maduros producen células sexuales denominadas gametas. La gameta femenina es inmóvil, más grande que la masculina y contiene nutrientes que permiten alimentar al embrión en los primeros días de su desarrollo. La gameta masculina es pequeña y móvil debido a que posee una cola o flagelo semejante a un látigo que bate activamente para alcanzar al óvulo. Si la gameta femenina y masculina se unen, se produce la fecundación y así se forma una única célula llamada cigota. A partir de la cigota y por sucesivas divisiones celulares se forman todas las células del nuevo ser vivo. Esto sucede también en otros animales y en las plantas.

En los animales del grupo de los mamíferos, la fecundación y el desarrollo del embrión son internos. La hembra retiene al embrión dentro de su cuerpo y lo alimenta con sus propios nutrientes a través de un órgano llamado placenta. Como los mamíferos nacen directamente del cuerpo de la madre, se los denomina vivíparos. Los otros grupos de animales cuya fecundación es interna son ovíparos, por que el desarrollo se produce fuera del cuerpo de la madre y dentro de una estructura protectora y nutritiva: el huevo. Algunas serpientes retienen los huevos dentro de su cuerpo y luego nacen las crías directamente, como si fueran paridas; ese es un caso de organismo ovovivíparo.

La mayoría de los peces y los anfibios, como las ranas y las salamandras, liberan las gametas masculinas y femeninas en el agua; por eso son ovulíparos y tienen fecundación externa, dado que el nuevo ser vivo se forma fuera del cuerpo de la hembra.

En las plantas con flor, la reproducción sexual ocurre en el interior del ovario de la flor. Como resultado de la fecundación se forma la semilla que al germinar da un nuevo individuo.

Fuente: Patricia Alberico y otros. Ciencias Naturales y Tecnología 7. Editorial AIQUE