Biología Humana: Repaso de Conceptos Clave

1. La Digestión Enzimática

La digestión es un proceso fundamental donde los alimentos se transforman en moléculas más sencillas que pueden ser absorbidas y utilizadas por las células del cuerpo. Las enzimas digestivas juegan un papel crucial en esta transformación, actuando de manera específica sobre diferentes tipos de nutrientes.

A continuación, se detalla el origen, las enzimas, los sustratos y los productos de la digestión en las principales etapas del sistema digestivo:

2. Absorción de Nutrientes: Mecanismos Celulares

Una vez digeridos, los nutrientes deben ser absorbidos por las células del intestino para pasar al torrente sanguíneo o linfático. Este proceso se realiza mediante diferentes mecanismos de transporte:

3. Recorrido y Funciones del Tubo Digestivo

El tubo digestivo es un conducto continuo que se extiende desde la boca hasta el ano, donde cada sección cumple funciones específicas en la digestión y absorción de nutrientes:

• La Cavidad Bucal

  Va desde la boca hasta la faringe. Interviene en la ingestión y el inicio de la digestión. Posee estructuras clave como la lengua, que facilita la deglución; los dientes, encargados de la digestión mecánica; y las glándulas salivales. La saliva, compuesta por agua y mucina, lubrica el alimento. La amilasa salival inicia la digestión del almidón, y la lisozima destruye bacterias, previniendo infecciones.

• La Faringe

  Se extiende desde la parte posterior de la cavidad bucal hasta el esófago. Su función principal es empujar el bolo alimenticio mediante la deglución. Posee la epiglotis, una estructura cartilaginosa que tapona la vía respiratoria para asegurar que el alimento pase a la vía digestiva.

• El Esófago

  Va desde la faringe hasta el cardias, que es el orificio que conecta el esófago con el estómago. Su función es avanzar el alimento hacia el estómago mediante movimientos peristálticos (contracciones musculares rítmicas).

• El Estómago

  Se extiende desde el esófago hasta el intestino delgado, comunicándose a través de una válvula llamada píloro. Se encarga de ayudar a digerir los alimentos al mezclarlos con jugos gástricos, convirtiéndolos en una sustancia semilíquida llamada quimo.

• Intestino Delgado

  Va desde el estómago hasta el intestino grueso. Su función principal es la digestión química y la absorción de la mayoría de los nutrientes y minerales de la comida.

• Intestino Grueso

  Se extiende desde el intestino delgado hasta el ano. Su función es absorber el agua restante de los residuos alimenticios y formar las heces.

• Ano

  Es la abertura final del tubo digestivo, que va desde el intestino grueso hasta el exterior. Su función es la expulsión de las heces al exterior del cuerpo.

4. Sistema Circulatorio: Componentes y Funciones

Diferencias entre Venas y Arterias

Aunque ambas son vasos sanguíneos, su función es diferente. Las arterias son los vasos sanguíneos que llevan la sangre oxigenada desde el corazón hacia el resto del cuerpo (excepto la arteria pulmonar). Las venas, por otro lado, transportan la sangre desoxigenada desde los capilares de vuelta al corazón (excepto las venas pulmonares). Otra diferencia clave es que las paredes de las venas son más delgadas y menos elásticas que las de las arterias, que son más gruesas y robustas para soportar la alta presión sanguínea.

Los Capilares

Los capilares son los vasos sanguíneos más pequeños y delgados. Comunican las ramificaciones terminales de las arterias, denominadas arteriolas, con las primeras ramificaciones que darán lugar a las venas, llamadas vénulas. Su función principal es el intercambio de sustancias (oxígeno, nutrientes, dióxido de carbono, desechos) entre la sangre y los tejidos del cuerpo.

¿Qué es la Sangre y la Linfa?

La sangre es un tejido conectivo líquido que circula por capilares, venas y arterias de todos los vertebrados, y también es propia de anélidos. Su color rojo característico se debe a la presencia del pigmento hemoglobínico contenido en los glóbulos rojos. Está formada por plasma sanguíneo y distintos tipos de células como glóbulos rojos (eritrocitos), glóbulos blancos (leucocitos) y plaquetas (trombocitos).

La linfa es un líquido similar al plasma sanguíneo, pero con menor contenido de proteínas y mayor contenido de lípidos. Carece de plaquetas y glóbulos rojos, pero contiene una gran cantidad de glóbulos blancos, especialmente linfocitos, siendo fundamental para el sistema inmunitario.

Tipos de Circulación: Simple y Doble

• Circulación Simple: Hay un único circuito y la sangre pasa solo una vez por el corazón en cada recorrido completo del cuerpo (ej. peces, con corazón bicameral).
• Circulación Doble: Existen dos circuitos (pulmonar y sistémico) y la sangre pasa dos veces por el corazón para hacer un recorrido completo. A su vez, este recorrido puede ser:
  • Incompleta: Si en el corazón se produce una mezcla de sangre oxigenada y desoxigenada (ej. anfibios y la mayoría de reptiles, con corazón tricameral).
  • Completa: Si no se produce mezcla entre sangre oxigenada y desoxigenada (ej. aves y mamíferos, con corazón tetracameral).

Sístole y Diástole: El Ciclo Cardíaco

El ciclo cardíaco se compone de dos fases principales:

• La sístole es la fase de contracción del tejido muscular cardíaco (auricular y ventricular), durante la cual el corazón bombea la sangre hacia las arterias.
• La diástole es el período en el que el corazón se relaja después de una contracción (sístole), permitiendo que las cavidades cardíacas se llenen de sangre en preparación para el siguiente latido. En la diástole ventricular, los ventrículos se relajan, y en la diástole auricular, las aurículas están relajadas.

Aparato Circulatorio: Abierto y Cerrado

• Circulación Abierta: En este tipo de sistema, los vasos sanguíneos no se conectan entre sí por medio de capilares, por lo que no forman un circuito cerrado (propio de moluscos y artrópodos). Cuenta con una cavidad llamada hemocele, llena de hemolinfa procedente del corazón. El corazón bombea la hemolinfa a las arterias, que están abiertas en su extremo terminal al hemocele, donde la vierten, bañando así directamente los órganos. Del hemocele, la hemolinfa regresa al corazón por las venas o por aberturas de la cavidad pericárdica que lo rodea.

• Circulación Cerrada: Los vasos sanguíneos están conectados por una red de capilares y forman un circuito continuo en el que la circulación tiene lugar de la siguiente forma:

  1. El corazón bombea la sangre hacia las arterias, que se van ramificando en vasos más pequeños (arteriolas) hasta llegar a los capilares.
  2. Los capilares están formados por una sola capa de células, lo que facilita que el plasma se filtre a través de ellos por difusión y tenga lugar el intercambio de gases, nutrientes y productos de desecho con los tejidos.
  3. Los capilares se reúnen en venas más grandes (vénulas) que confluyen en las venas y vierten de nuevo la sangre en el corazón para empezar un nuevo ciclo.

Estructura Cardíaca y Vasos Sanguíneos Principales

El corazón humano consta de cuatro cavidades, dos en la parte superior y otras dos en la inferior:

1. Las dos cavidades inferiores son el ventrículo derecho y el ventrículo izquierdo. Estas cavidades bombean sangre hacia afuera del corazón.
2. Las dos cavidades superiores son la aurícula derecha y la aurícula izquierda. Las aurículas reciben sangre que entra en el corazón a través de la vena cava superior y la vena cava inferior (en la aurícula derecha), y las venas pulmonares (en la aurícula izquierda).

Las aurículas están separadas de los ventrículos por las válvulas auriculoventriculares que impiden el retroceso de la sangre:

• La válvula tricúspide separa la aurícula derecha del ventrículo derecho.
• La válvula mitral (o bicúspide) separa la aurícula izquierda del ventrículo izquierdo.

Otras válvulas cardíacas separan los ventrículos de los grandes vasos sanguíneos que transportan la sangre que sale del corazón:

• La válvula pulmonar se encuentra entre el ventrículo derecho y la arteria pulmonar, que se encarga de transportar sangre desoxigenada hacia los pulmones.
• La válvula aórtica se encuentra entre el ventrículo izquierdo y la arteria aorta, que se encarga de transportar sangre oxigenada al resto del cuerpo.

5. Sistema Respiratorio: Mecanismos y Tipos

Tipos de Respiración: Cutánea, Branquial y Traqueal

• Respiración Cutánea: El intercambio de gases se realiza a través de la piel, que se encuentra siempre húmeda (propio de anélidos y algunos anfibios). Por debajo de esta se encuentran multitud de capilares sanguíneos que posibilitan el intercambio de gases.

• Respiración Branquial: Es el tipo de respiración propio de animales acuáticos, y supone una adaptación para captar O₂ del agua. Las branquias son estructuras respiratorias compuestas por expansiones laminares o filamentosas con una amplia red de capilares en su interior.

• Respiración Traqueal: Consta de una serie de tubos llamados tráqueas, producidos por invaginaciones del tegumento. Están comunicados con el exterior por orificios situados a ambos lados del cuerpo llamados espiráculos. El intercambio gaseoso tiene lugar sin necesidad del aparato circulatorio. La ventilación se realiza mediante un sistema de apertura y cierre de los espiráculos regulado por contracciones musculares.

Gases en el Proceso de Difusión Respiratoria

El intercambio de gases (O₂ y CO₂) entre el aire o agua y los fluidos circulantes se produce por difusión, desde una zona de mayor concentración a otra de menor concentración:

1. La concentración de O₂ es mayor en el exterior que en el interior del cuerpo, por lo que el O₂ se incorpora a los fluidos circulantes atravesando las paredes de las estructuras respiratorias y los capilares.
2. La concentración de CO₂ en el interior es mayor, como resultado del metabolismo celular, que en el exterior, por lo que saldrá al exterior atravesando las paredes de los capilares y estructuras respiratorias.

Mecánica de la Ventilación Pulmonar

La ventilación pulmonar se lleva a cabo mediante movimientos de inspiración (entrada de aire) y espiración (expulsión de aire). En los vertebrados, la eficacia del intercambio gaseoso se ha incrementado debido al aumento de la compartimentación interna y de la superficie de intercambio en los pulmones.

Diferencia entre Respiración Pulmonar y Celular

La respiración celular es un proceso químico intracelular mediante el cual la célula obtiene la energía necesaria para su funcionalidad, generalmente a partir de la glucosa y el oxígeno. Por otro lado, la respiración pulmonar (o ventilación) corresponde al proceso macroscópico mediante el cual diversas células, tejidos y órganos (como los pulmones) trabajan en conjunto para obtener el oxígeno del aire y eliminar el dióxido de carbono, facilitando así la respiración celular.

6. Sistema Excretor: Formación de la Orina y Componentes de la Nefrona

Formación de la Orina: Etapas

La formación de la orina en los riñones es un proceso complejo que consta de tres etapas principales:

1. Filtración Glomerular: Es el paso inicial de la sangre, debido a la diferencia de presión, desde el glomérulo hacia la cápsula de Bowman. Se forma un filtrado glomerular que contiene agua, sales, glucosa, aminoácidos y desechos.

2. Reabsorción Tubular: La mayor parte del agua y sustancias útiles del líquido filtrado son reabsorbidas por ósmosis y transporte activo durante su recorrido por los túbulos de la nefrona, pasando de nuevo a la sangre. Se reabsorben muchas sustancias esenciales como el sodio, la glucosa y los aminoácidos.

3. Secreción Tubular: Consiste en el paso de ciertas sustancias (iones, fármacos, toxinas) desde la sangre (capilares peritubulares) al interior de la nefrona, con el fin de regular el contenido de iones del medio interno y eliminar desechos que no fueron filtrados inicialmente.

Componentes de la Nefrona

La nefrona es la unidad funcional del riñón, encargada de filtrar la sangre y formar la orina. Está formada por los siguientes elementos:

1. Corpúsculo Renal (de Malpighi): Se sitúa en la corteza renal y está formado por la cápsula de Bowman, la cual tiene forma de copa hueca y está rodeada por una red de capilares llamada glomérulo, que conecta con una arteriola aferente (de entrada) y otra eferente (de salida).

2. Túbulo Contorneado Proximal: Se encuentra en la corteza renal y sale de la cápsula de Bowman. Es el principal sitio de reabsorción de agua y solutos, y de secreción de ciertas sustancias.

3. Asa de Henle: Es la continuación del túbulo contorneado proximal y penetra en la médula renal. Su función principal es establecer un gradiente osmótico en la médula renal, crucial para la concentración de la orina.

4. Túbulo Contorneado Distal: Se encuentra en la corteza renal y es la continuación del asa de Henle. Regula la reabsorción de sodio y agua, y la secreción de iones para el equilibrio ácido-base, bajo control hormonal.

7. Funciones de Estructuras Biológicas Clave

Poros Inhalantes:

Orificios que permiten la entrada de agua y partículas en organismos filtradores (ej. esponjas).

Atrio:

Cavidad interna en esponjas donde se capturan las partículas en suspensión del agua para la alimentación.

Coanocitos:

Células flageladas en esponjas que producen corrientes de agua, capturan e ingieren partículas alimenticias.

Ósculo:

Gran abertura por donde las esponjas expulsan al exterior el agua junto con los productos de desecho.

Cnidocitos:

Células especializadas en cnidarios que contienen orgánulos urticantes (cnidoblastos o nematocistos) para la defensa y captura de presas.

Buche:

Órgano de almacenamiento temporal de alimento en el sistema digestivo de algunas aves e invertebrados.

Molleja:

Órgano muscular en el sistema digestivo de aves e invertebrados que tritura y ablanda los alimentos mediante presión mecánica.

Glándulas Anejas (Hepatopancreáticas):

Glándulas asociadas al sistema digestivo que secretan enzimas y otras sustancias para la digestión (ej. en crustáceos).

Rádula:

Estructura quitinosa en forma de cinta con dientes, presente en la boca de la mayoría de los moluscos, utilizada para raspar el alimento.

Molinillo Gástrico:

Estructura quitinosa en el estómago de algunos crustáceos que tritura el alimento.

Linterna de Aristóteles:

Aparato masticador complejo presente en los erizos de mar, utilizado para raspar algas y otros alimentos.

Válvula Ileocecal:

Válvula que conecta el intestino delgado (íleon) con el intestino grueso (ciego), evitando que los materiales de desecho retrocedan hacia el intestino delgado.

Parabronquios:

Tubos respiratorios en los pulmones de las aves donde tiene lugar el intercambio gaseoso.

Epiglotis:

Cartílago que obtura la vía respiratoria (laringe) durante la deglución, obligando al alimento a seguir la vía digestiva.

Pigmentos Respiratorios:

Moléculas (ej. hemoglobina, hemocianina) que se unen al oxígeno y dióxido de carbono, permitiendo su transporte eficiente a todos los tejidos del cuerpo.

Hemocele:

Cavidad corporal principal en artrópodos y moluscos con circulación abierta, donde la hemolinfa baña directamente los órganos, facilitando la distribución de alimento, la recogida de desechos nitrogenados, la inmunidad celular y la cicatrización.

Bazo:

Órgano linfático que controla la cantidad de sangre en el organismo, filtra la sangre, y destruye las células sanguíneas envejecidas y dañadas.

Timo:

Órgano linfoide primario donde maduran los linfocitos T, células clave del sistema inmunitario.

Pico:

Estructura córnea en aves utilizada para capturar, desgarrar o manipular el alimento.

Amígdalas:

Masas de tejido linfoide que forman parte del sistema inmunitario, ubicadas en la garganta, cuya función es luchar contra los gérmenes que entran por la boca y la nariz.

Sacos Aéreos:

Extensiones de los pulmones en aves que favorecen el vuelo y la natación, y también impiden el sobrecalentamiento del cuerpo durante estas funciones locomotoras.

Espiráculos:

Orificios externos en el tegumento de insectos y otros artrópodos que conducen el aire hacia el sistema traqueal para la respiración.

Pituitaria Roja:

Membrana mucosa vascularizada en la cavidad nasal que calienta y humidifica el aire inspirado.

Diafragma:

Principal músculo de la respiración en mamíferos, que al contraerse y relajarse facilita el intercambio gaseoso y permite movilidad a las vísceras abdominales.

Hígado:

Órgano vital con múltiples funciones, incluyendo el procesamiento de la hemoglobina para el uso de su contenido de hierro, la depuración de fármacos y otras sustancias tóxicas de la sangre, y la regulación de la coagulación sanguínea.

Páncreas:

Glándula con funciones exocrinas (segrega enzimas digestivas como amilasa y lipasa) y endocrinas (produce hormonas como insulina y glucagón).

Vejiga Urinaria:

Órgano muscular hueco que almacena la orina antes de su eliminación del cuerpo.

Uréter:

Tubo que transporta la orina desde el riñón hasta la vejiga urinaria.

Uretra:

Tubo que expulsa la orina fuera del cuerpo desde la vejiga urinaria.

Píloro:

Válvula muscular que comunica el estómago con el intestino delgado, regulando el paso del quimo.

Músculos Intercostales:

Músculos situados entre las costillas, cuya función es actuar en los movimientos respiratorios, elevando y deprimiendo las costillas para posibilitar la expansión y contracción de los pulmones.

Cardias:

Esfínter muscular que comunica el esófago con el estómago, regulando el paso del bolo alimenticio y previniendo el reflujo gástrico.

Cápsula de Bowman:

Parte del corpúsculo renal en la nefrona, con forma de copa, que recoge el filtrado glomerular de la sangre.

Glomérulo:

Red de capilares sanguíneos dentro de la cápsula de Bowman, encargada de filtrar el plasma sanguíneo para iniciar la formación de orina.

Asa de Henle:

Segmento en forma de U de la nefrona que se extiende hacia la médula renal, crucial para establecer el gradiente osmótico que permite la concentración de la orina.

Túbulo Contorneado Proximal:

Primera sección del túbulo renal, donde ocurre la mayor parte de la reabsorción de agua, iones, glucosa y aminoácidos, y la secreción de ciertas sustancias.

Túbulo Contorneado Distal:

Última sección del túbulo renal antes del conducto colector, donde se regula finamente la reabsorción de sodio y agua, y la secreción de iones para mantener el equilibrio ácido-base del cuerpo.