Conceptos Fundamentales de Biología: Respiración, Digestión y Metabolismo

Respiración

Aire Inspirado y Aire Expirado

El aire inspirado lleva aproximadamente 21 cm³ de oxígeno y el aire expirado contiene aproximadamente 17 cm³. Es decir, 4 cm³ menos. El aire expirado contiene aproximadamente 4 cm³ más de dióxido de carbono que el inspirado.

La sangre que entra en el pulmón lleva menos oxígeno y más dióxido de carbono, y la que sale lleva más oxígeno y menos dióxido de carbono. Esto se debe al intercambio de gases (hematosis) que ocurre en los alvéolos pulmonares.

Mecánica de la Respiración

La inspiración es un fenómeno activo, dado que los músculos (diafragma e intercostales) se contraen y consumen energía.

La expiración es un fenómeno pasivo, ya que no consume energía; los músculos se relajan.

Respiración Celular

¿Para qué proceso necesitan las células el oxígeno?

Para la respiración celular. Se verifica en las mitocondrias de las células. Este proceso consiste en que los nutrientes (principalmente glucosa) y el oxígeno entran en las mitocondrias de las células y se transforman en energía (útil en forma de ATP), agua y dióxido de carbono (producto de desecho).

Aparato Digestivo

Partes del Aparato Digestivo

(Referencia a un dibujo no incluido)

  1. Glándulas salivares
  2. Faringe
  3. Esófago
  4. Estómago
  5. Intestino delgado
  6. Intestino grueso
  7. Hígado
  8. Vesícula biliar

Las glándulas digestivas que no están señaladas (en el dibujo) son las glándulas gástricas y las glándulas intestinales.

Procesos Digestivos Clave

Los procesos indicados en las letras A y B (en el dibujo) son:

  • A: Absorción intestinal
  • B: Defecación

La absorción tiene lugar principalmente en el intestino delgado, específicamente en las vellosidades intestinales.

Esfínteres del Tubo Digestivo

Un esfínter es un anillo de músculos que actúa como una banda elástica alrededor de un conducto. Cuando este anillo muscular se contrae, el conducto se cierra; cuando se relaja, el conducto se abre.

A lo largo del tubo digestivo hay varios esfínteres. Los principales son:

  • Cardias: En la entrada del estómago (entre esófago y estómago).
  • Píloro: En la salida del estómago (entre estómago e intestino delgado).
  • Válvula ileocecal: En la salida del intestino delgado (entre intestino delgado e intestino grueso).
  • Esfínter anal: Alrededor del ano (controla la salida de heces).

Enzimas Digestivas y su Función

  • Saliva: Contiene Amilasa salivar (Ptialina). Inicia la digestión del almidón, rompiendo sus cadenas en otras más cortas (dextrinas y disacáridos).
  • Zumo gástrico: Contiene Pepsina. Inicia la digestión de las proteínas, rompiéndolas en cadenas cortas de aminoácidos (péptidos).
  • Zumo pancreático: Contiene varias enzimas:
    • Amilasa pancreática: Continúa la digestión del almidón y las dextrinas.
    • Proteasas (como Tripsina y Quimotripsina): Continúan la digestión de las proteínas y péptidos, originando péptidos cada vez más cortos.
    • Lipasa pancreática: Digiere las grasas, rompiéndolas en glicerina (glicerol) y ácidos grasos.
  • Zumo intestinal: Contiene varias enzimas:
    • Peptidasas: Completan la digestión de proteínas, rompiendo los péptidos en aminoácidos libres.
    • Disacaridasas (como Sacarasa, Lactasa, Maltasa): Completan la digestión de los disacáridos (productos de la digestión del almidón), rompiéndolos en monosacáridos libres (como glucosa).
  • Bilis: No contiene enzimas. Emulsiona las grasas, rompiéndolas en gotas pequeñas, facilitando la acción de las lipasas.

¿Qué son los Nutrientes?

Son moléculas simples que resultan de la digestión del alimento. Son los monosacáridos (como glucosa), glicerina (glicerol), ácidos grasos y aminoácidos. También son nutrientes el agua, las sales minerales y las vitaminas.

Tienen que llegar a las células. El camino que recorren es:

Intestino delgadoCapilares sanguíneosSangreCélulas.

Transformación Química de Alimentos

Digestión en la boca

Digestión en el estómago

Digestión en el intestino

Gelatina (Proteína)

X (No hay digestión significativa de proteínas)

Actúa la Pepsina sobre las proteínas, rompiéndolas en péptidos.

Las Proteasas y Peptidasas acaban rompiendo los péptidos en aminoácidos.

Patata cocida (Almidón)

Actúa la Amilasa salivar, rompiendo el almidón en cadenas más cortas (dextrinas) y disacáridos.

X (La Amilasa salivar se inactiva por el pH ácido)

La Amilasa pancreática continúa la digestión del almidón y dextrinas. Las Disacaridasas completan la digestión de los disacáridos, rompiéndolos en moléculas de glucosa.

Metabolismo

Definición de Metabolismo

Conjunto de reacciones químicas que ocurren en las células.

Diferencias entre Catabolismo y Anabolismo

  • Catabolismo: Son las reacciones por las que los nutrientes o moléculas complejas se convierten en moléculas más simples, liberando energía. Ejemplo: respiración celular.
  • Anabolismo: Son las reacciones químicas por las que a partir de los nutrientes o de las moléculas pequeñas resultantes del catabolismo, se forman moléculas grandes que necesita la célula. Este proceso requiere energía. Ejemplo: formación de proteínas.

Respiración Celular y Energía

En la respiración celular, una molécula energética (como la glucosa) junto con oxígeno se oxida, convirtiéndose en dióxido de carbono, agua y liberando energía (en las mitocondrias).

La energía que se obtiene es de tres tipos:

  • Energía química: Para formar nuevas moléculas (anabolismo).
  • Energía mecánica: Para la contracción muscular.
  • Energía térmica: Para mantener la temperatura corporal.

La importancia de este proceso: al realizarse esta respiración, el CO₂ se elimina y el agua y la energía dan lugar a energía química, mecánica y térmica. Además, en la respiración celular también tiene lugar la oxidación de ácidos grasos y aminoácidos, cuyos productos de desecho (como la urea) pasarán al aparato excretor.

Proceso en las Mitocondrias

Mitocondria / Catabolismo / Respiración Celular

(Referencia a un diagrama no incluido, mostrando entradas y salidas)

  • A. Dióxido de carbono (Salida)
  • B. Glucosa / Nutrientes (Entrada)
  • C. O₂ (Entrada)
  • D. Agua (Salida)
  • E. Energía (Salida)

Urea

La urea procede de los productos tóxicos resultantes de la oxidación de los aminoácidos.

Conceptos Filosóficos sobre el Ser Humano

Aristóteles y Kant: Definición de Animal y Ser Humano

Aristóteles

Aristóteles transmitió que el ser humano es un ser racional. La capacidad de hablar y de pensar sirven para poder distinguir el bien y el mal, y para poder de este modo vivir en sociedad.

De esta manera, los seres humanos tenemos razón y palabra para poder convertirnos en seres morales y sociales.

Kant

Kant insiste también en la importancia de la razón como rasgo esencial de los seres humanos. Kant consideraba dos usos de la razón:

  • El teórico: que nos permite conocer.
  • El práctico: que nos ayuda a decidir cómo actuar.

Solo los seres racionales son libres de elegir cómo comportarse, de manera que la racionalidad hace posible la vida moral. Asimismo, la razón también es fundamento de la dignidad humana. Los seres humanos tenemos dignidad porque nuestra condición de seres racionales, conscientes y capaces de decidir nos hace únicos.

Las 3 Dimensiones del Alma según Platón

Platón creía que en el alma humana coexisten 3 dimensiones distintas. En cada tipo de persona predomina una de ellas, por lo que no todos los seres humanos tienen los mismos intereses ni se comportan de la misma manera.

  • Alma concupiscible: Está localizada en el vientre y es sede de los deseos y apetitos sensibles. Las personas en las que predomina este tipo de alma muestran especial interés por satisfacer sus necesidades materiales.
  • Alma irascible: Se sitúa en el pecho, y a ella le corresponden las pasiones como la valentía, la ira o el honor. A este tipo de personas les atrae la vida militar y aventurera.
  • Alma racional: Reside en la cabeza, y es el ámbito de la inteligencia y la razón. Es inmortal y está sujeta a la reencarnación. Las personas en las que está desarrollada el alma racional se interesan por el aprendizaje. Solo ellas están capacitadas para conocer la Verdad mediante el estudio de la filosofía.

Para alcanzar una vida justa y adecuada, debemos esforzarnos en desarrollar el alma racional. Las personas sabias y nobles consiguen orientar racionalmente su conducta, dominando las pasiones del alma irascible y los deseos del alma concupiscible.

Maestros de la Sospecha

La Teoría Antropológica de Karl Marx

La teoría antropológica de Karl Marx le otorga una importancia crucial al trabajo humano. Según Marx, lo que nos diferencia de los demás animales es fundamentalmente la capacidad humana de transformar la naturaleza de manera creativa.

En el proceso de trabajo, los seres humanos empleamos la imaginación, la razón y la creatividad. De este modo, podemos modificar nuestro entorno para cubrir nuestras necesidades y para satisfacer nuestros deseos materiales. Por eso, el trabajo es una actividad liberadora y creativa, en la que se manifiesta la verdadera condición humana. Así, según Marx, estas características hacen del trabajo una actividad única y exclusivamente humana. La esencia del ser humano se expresa en la realización de un trabajo creativo que nos permite transformar la realidad que nos rodea colaborando con los demás.

En el modelo capitalista, el ser humano no es dueño de los medios de producción, por lo que tiene que vender su fuerza de trabajo como una mercancía para poder sobrevivir; el resultado del trabajo no le pertenece a él, sino al capital.

El Pensamiento de Nietzsche

Todo el pensamiento de Nietzsche es una afirmación del valor irrepetible de la vida individual. Las personas no somos, como habitualmente se afirmó, seres esencialmente racionales. También hay en nosotros elementos instintivos e irracionales que tienen una importancia decisiva, y que es preciso reconocer y aceptar.

Nietzsche criticó duramente la filosofía occidental por haberse negado durante siglos a reconocer la importancia de la vida humana. Según él, los filósofos siempre insistieron en el valor ultramundano, de los elementos espirituales del ser humano, despreciando lo material que hay en nosotros.

El miedo de los filósofos a todo lo instintivo, irracional y corporal los condujo a negar la importancia de nuestros impulsos más primarios. A pesar de ello, Nietzsche cree que estos impulsos son fundamentales para nosotros, porque constituyen elementos centrales e innegables de nuestra vida.

Según Nietzsche, Platón es el principal responsable de este nefasto desprecio de la vida. El rechazo de la vida adquirió un nuevo significado con el cristianismo, cuando se introdujo el concepto de pecado.

Frente al platonismo y al cristianismo, la filosofía nietzscheana resalta lo mundano, el valor de la vida y la importancia de todo lo corporal que hay en nosotros. Una vida intensa se caracteriza por rasgos opuestos a los que valoraban los cristianos. Lo auténticamente valioso es la fuerza, la salud, el orgullo, la pasión y todo lo que sirva para desarrollar la plenitud de la vida.

Nietzsche cree que la razón no nos ayuda a comprender la vida. Esta solo sirve para elaborar mentiras provechosas. Antes que animales racionales, los seres humanos somos vida e instinto.

(Concepto clave: Insistencia en el peso de lo irracional en el ser humano.)

El Psicoanálisis de Freud

Freud expuso la existencia de elementos ocultos en nuestros procesos psíquicos. Denominó inconsciente al ámbito de nuestros deseos ocultos, de las pulsiones que reprimimos y de las experiencias olvidadas que marcaron nuestra infancia.

Algunos elementos almacenados en el inconsciente tienen ocasión de pasar al preconsciente. Aquí se procesa todo lo que proviene del inconsciente, disimulando los rasgos que aparecerían inaceptables para nuestra razón. Selecciona aquello que se puede mostrar y lo que se debe quedar escondido.

El consciente es el espacio mental que podemos conocer directamente. Todos los procesos mentales a los que podemos acceder pertenecen al ámbito consciente. En el consciente están los pensamientos, sentimientos y deseos de los que nos damos cuenta y de los que hablamos habitualmente.

A pesar de su carácter oculto, Freud pensaba que el inconsciente desempeñaba un papel fundamental en nuestra vida psíquica. Sus elementos mantienen una lucha continua por salir de su confinamiento y pasar al preconsciente.

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