Fundamentos Biológicos: Características Vitales, Nutrición y Procesos Digestivos

Características Fundamentales de los Seres Vivos

Los biólogos consideran que es un desafío definir el término vida debido a la vasta diversidad de seres vivos existentes. Para distinguir a los seres vivos de los objetos inanimados, los biólogos se basan en un conjunto de características clave:

• Metabolismo (incluye Respiración): Realizan un constante intercambio de materia y energía con el medio. Esto incluye procesos como la respiración, donde, por ejemplo, se intercambian gases (como el aire) con el entorno.
• Organización Celular: Están formados por células (una o más). En organismos complejos, son muchas células que llevan a cabo procesos básicos coordinados, esenciales para mantener las condiciones vitales.
• Homeostasis: Poseen la capacidad de recibir información de los medios externos o internos y, en respuesta, ajustar y mantener estables diversas condiciones internas (como la temperatura corporal, la presión osmótica, el contenido de agua, el pH, etc.) dentro de rangos fisiológicos.
• Crecimiento y Desarrollo: Aumentan de tamaño y/o complejidad a lo largo de su ciclo vital. En un organismo multicelular, por ejemplo, las células se multiplican constantemente, dando origen a nuevas células que pueden reemplazar a las que mueren. Cuando el número de células que se originan es mayor que el de las que mueren, se produce el crecimiento.
• Reproducción: Tienen la capacidad de originar nuevos seres vivos (descendencia), transmitiéndoles características similares a las propias y asegurando la perpetuación de la especie.

Nutrición y Componentes Esenciales

El Alimento y su Importancia

La ingestión es el proceso de introducción del alimento en el organismo (por ejemplo, a la boca). El alimento es crucial ya que aporta los nutrientes necesarios para el correcto desarrollo de las reacciones metabólicas del organismo. Si no se obtienen estos nutrientes, el organismo no funciona bien.

Macronutrientes y sus Funciones

Lípidos

Los lípidos desempeñan múltiples funciones vitales:

• Principal reserva de energía a largo plazo.
• Transporte de vitaminas liposolubles (A, D, E, K).
• Componentes estructurales fundamentales de las membranas celulares.
• Participan en la señalización celular y favorecen diversas reacciones químicas.
• Precursores de hormonas (regulación hormonal).
• Protección de órganos internos y aislamiento térmico (mantenimiento del calor corporal).
• Esenciales para el crecimiento y desarrollo.
• Algunos participan en el transporte de sustancias.

Hidratos de Carbono (Glúcidos)

Los hidratos de carbono son primordiales para:

• Aportar calorías, siendo la principal fuente de energía inmediata para las células.
• Contribuir al correcto funcionamiento intestinal (fibra dietética).
• Sustentar la actividad neuronal (la glucosa es el principal combustible del cerebro).
• Su metabolismo es crucial para el ciclo energético celular, influyendo en el intercambio de gases respiratorios (producción de CO₂ y consumo de O₂), por lo que se dice que regulan el metabolismo de gases.
• Tienen un efecto economizador de proteínas (evitan que las proteínas se usen como fuente principal de energía si los hidratos de carbono son suficientes).
• Ayudan al mantenimiento de la temperatura corporal y la actividad muscular.
• Influyen en el mantenimiento del peso corporal.
• Algunos forman parte de estructuras celulares (ej. ribosa en ARN, desoxirribosa en ADN) y glucoconjugados, por lo que reparan y constituyen estructuras.

Proteínas

Las proteínas son macromoléculas complejas con funciones diversas y esenciales:

• Pueden aportar calorías, aunque su función principal no es energética.
• Fundamentales en la expresión de la información genética (la secuencia de aminoácidos está determinada por los genes y define la identidad biológica del organismo).
• Fabricación de enzimas, catalizadores biológicos que aceleran las reacciones químicas.
• Producción, reparación y mantenimiento de tejido.
• Función de defensa, como los anticuerpos que protegen contra patógenos.

Transformación de los Alimentos: Digestión

Reacciones Químicas y el Papel de las Enzimas

En el contexto de la nutrición, una reacción química fundamental ocurre cuando el alimento es transformado químicamente por la acción de las enzimas.

El Papel Clave de las Enzimas

Las enzimas son proteínas especializadas encargadas de catalizar (acelerar) las reacciones químicas del metabolismo, como la digestión, dividiendo las macromoléculas del alimento en partículas más pequeñas y absorbibles. Por ejemplo, en la digestión del almidón, la transformación química inicial es catalizada por la amilasa salival (presente en la saliva), que lo descompone en dextrinas (oligosacáridos más cortos) y maltosa (un disacárido). Este proceso continúa a medida que el alimento avanza por las diferentes secciones del tubo digestivo, con la intervención de otras enzimas.

Seres Vivos como Sistemas Abiertos

Los seres vivos son considerados sistemas abiertos porque intercambian constantemente materia (nutrientes, desechos, agua, gases) y energía (lumínica, química, térmica) con su medio ambiente. Este intercambio, por ejemplo mediante el alimento, es vital para mantener sus funciones y estructuras.

Concepto de Dieta

La dieta se refiere al conjunto de alimentos que un individuo debe ingerir por día. Para que una dieta sea considerada saludable, debe cumplir con ciertos criterios:

• Equilibrada y Variada: Debe proporcionar todos los nutrientes necesarios (agua, minerales, lípidos, hidratos de carbono, proteínas y vitaminas) en las proporciones correctas. La variedad asegura el aporte de un amplio espectro de micronutrientes.
• Adecuada: Debe ajustarse a las necesidades individuales, considerando factores como el sexo, la edad, la complexión o estructura corporal y el nivel de actividad física.

Tipos de Transformaciones de la Materia

Transformación Química

En una transformación química, las sustancias finales (productos) son distintas a las iniciales (reactivos), con nuevas propiedades. En los seres vivos, estas transformaciones, como las que ocurren durante la digestión o el metabolismo celular, son frecuentemente catalizadas por la presencia de enzimas. Durante una transformación química, la materia no mantiene sus propiedades originales y su estructura molecular cambia.

Transformación Física

En una transformación física, la materia cambia su forma, estado de agregación o estructura, pero su composición química (su estructura molecular interna) permanece inalterada. Ejemplos comunes incluyen la evaporación del agua, la fusión del hielo, o la trituración de un alimento.

El Proceso Digestivo: Descomposición de Alimentos

La digestión es el complejo proceso de transformación física y química de los alimentos, cuyo objetivo principal es descomponerlos en moléculas suficientemente pequeñas para que puedan ser absorbidas y utilizadas por las células para obtener materia y energía.

Fase Mecánica de la Digestión

La digestión mecánica implica la fragmentación física de los alimentos en partículas más pequeñas. Comienza en la boca con la masticación, que transforma el alimento en un bolo alimenticio.

Fase Química de la Digestión

La digestión química implica la ruptura de enlaces químicos en las macromoléculas de los alimentos mediante la acción de enzimas específicas. Algunas etapas iniciales incluyen:

• En la boca:
  • Amilasa salival: Inicia la degradación del almidón (un polisacárido complejo) en azúcares más simples como las dextrinas y maltosa.
  • Lipasa lingual: Comienza la hidrólisis de algunos lípidos.
• En el estómago:
  • Lipasa gástrica: Degrada lípidos, transformándolos en ácidos grasos y glicerol.
  • Pepsina: Inicia la digestión de las proteínas, rompiéndolas en péptidos más pequeños.

Como resultado de estas acciones en el estómago, el bolo alimenticio se transforma en quimo.

Transformación Física Adicional en el Estómago

En el estómago, ocurre una importante transformación física: el bolo alimenticio se convierte en quimo. Esto se logra debido a los movimientos generados por la pared muscular del estómago, como el peristaltismo, la segmentación o el batido, que mezclan el alimento con las secreciones gástricas.