La primera etapa en la transformación de los alimentos es la digestión, y ocurre en el sistema digestivo.
La digestión comienza en la boca, el primer órgano del sistema digestivo. Los dientes cortan el alimento, luego las muelas lo trituran, la saliva lo moja, y la lengua lo mueva de un lado a otro. De esta forma, el alimento se convierte en una pasta húmeda y blanda que, con ayuda de la lengua, es empujada hacia atrás y tragada con facilidad. Al tragar, la masa del alimento pasa por la faringe, por el esófago (un tubo que mide en el adulto casi 25 cm de largo) y llega al estómago donde se queda unas tres o cuatro horas. El estómago es como una bolsa hueca donde la transformación del alimento continúa por acción de los jugos gástricos, unos líquidos fabricados por las paredes del estómago. Los jugos gástricos tienen ácidos que, además de ayudar en la digestión del alimento, lo "desinfectan", al eliminar microbios que podrían haberlo contaminado.
Esta desinfección es importante porque nos desinfecta de posibles enfermedades.
Una vez que abandona el estómago, la masa de alimento llega al intestino delgado, donde los alimentos tienen la última oportunidad de ser transformados en nutrientes. Allí actúan los jugos intestinales fabricados por el intestino, la bilis que manda el hígado (previo paso por la vesícula biliar) y el jugo pancreático que envía el páncreas. El hígado, el páncreas y la vesícula biliar no pertenecen al sistema digestivo, pero colaboran con él mandando sus jugos digestivos.
Todos aquellos alimentos que, a lo largo de este trayecto, hayan alcanzado un tamaño tan reducido como para atravesar las paredes del intestino delgado y pasar a la sangre, son nutrientes.
Las sustancias que no traspasan las paredes del intestino delgado siguen su camino por el sistema digestivo: pasan al intestino grueso y de allí al recto, para ser expulsados através del ano. Estos desechos son eliminados en la materia fecal, que también contiene agua y microbios muertos.
El alimento pasa del esófago al estómago a través del cardias, que funciona como una válvula que se abre y se cierra. Los movimientos del estómago mezclan el alimento con los jugos gástricos. Para que los ácidos de estos jugos no dañen las paredes del estómago, estas están recubiertas por una gruesa capa de mucosa que las protege. Después de tres o cuatro horas de digestión, la masa de alimento pasa al intestino delgado a través del píloro o esfínter pilórico, que luego se cierra. Algunos componentes de los alimentos, que son suficientemente pequeños, salen del estómago a la sangre, sin pasar por el intestino delgado.
La digestión química, se realiza con ayuda de las enzimas unas sustancias que están en los jugos digestivos.
A medida que el alimento pasa por el sistema digestivo, además de ser triturado y humedecido, sufre otro tipo de transformación, que no se ve a simple vista.
Las enzimas digestivas actúan a modo de "tijeras químicas" que ayudan a "cortar" los hidratos de carbono, los lípidos y las proteínas para convertirlos en fragmentos muy pequeños. Por ejemplo:
- En la saliva hay enzimas que se especializan en "cortar" hidratos de carbono;
- En los jugos gástricos hay enzimas que ayudan a "cortar" proteínas;
- Los jugos intestinales tienen enzimas especializadas en "cortar" lípidos y también enzimas que completan la digestión de los hidratos de carbono y de las proteínas que habían comenzado en la boca y en el estómago.
Algunas sustancias que forman parte de los alimentos no llegan a ser digeridos porque no poseemos las enzimas encargadas de hacerlo.
Hay otras sustancias, como el agua, que ya tienen partículas suficientemente pequeñas cuando las ingerimos. Entonces, pasan a la sangre sin necesidad de ser "cortadas"
Las enzimas se encuentran en todos los seres vivos y tienen funciones variadas. Por ejemplo:
- Las enzimas que actúan de "tijeras químicas y "cortan" sustancias;
- Las enzimas que actúan como "broches químicos" y "unen" sustancias, y van formando los materiales que construyen nuestras células.
Los nutrientes pasan a la sangre y llegan a las células
Solo en los primeros 25 cm del intestino delgado se realiza la digestión química. En el resto del intestino delgado se produce, casi exclusivamente, la absorción, es decir, el pasaje de los nutrientes a la sangre.
Los nutrientes abandonan el intestino delgado a través de poros pequeños que hay en sus paredes y entran a los capilares, unos vasos sanguíneos muy finitos que los rodean. Desde allí serán transportados por la sangre hasta las células.
Una vez que los nutrientes llegan a la célula pueden usarse para diferentes fines:
- Algunos se utilizan como material de construcción, es decir, serán los "ladrillos" que formen una nueva célula o el material que reemplace partes de las células.
- Otros nutrientes seguirán transformándose para liberar más energía, que le servirá a la célula para seguir funcionando.
- Algunos nutrientes quedarán guardados en la célula como una reserva que podrá ser utilizada en el momento en que se necesite.
La sangre es un tejido muy especial: recorre todo el organismo distribuyendo nutrientes, oxígeno y otras sustancias útiles para las células y, al mismo tiempo, recoge los desechos metabólicos para que sean expulsados al exterior. Evidentemente, este trabajo tan meticuloso requiere una buena organización.
La sangre no viaja de cualquier manera: se desplaza dentro de conductos, denominados vasos sanguíneos, y siguiendo una dirección determinada. Además, para que la sangre pueda "moverse" por todo el cuerpo, debe ser impulsada. Ese impulso se lo da el corazón, órgano musculoso que se contrae y se relaja en forma automática e involuntaria. El corazón se haya dividido en cuatro cavidades: dos aurículas y dos ventrículos.
La formación de la sangre
La sangre que circula dentro de nuestro cuerpo, entre 5 y 6 litros aproximadamente, está formada por millones de componentes microscópicos que no podemos apreciar a simple vista.
Si se le extrae sangre a una persona y se le deja reposar unas horas en un tubo, se puede observar que la sangre se separa en dos porciones, un superior de color amarillo, denominada "plasma", y otra inferior de color rojo que contienen las células de la sangre.
Mediante análisis de laboratorio y con ayuda de un microscopio, se puede conocer la composición de cada una de esas partes.
El plasma está formado por agua, nutrientes, sales, vitaminas, desechos celulares, hormonas y anticuerpos.
Las células de la sangre son:
- Los glóbulos rojos (transportan oxígeno)
- Los glóbulos blanco (defensa)
- Las plaquetas (coagulación)
Cada 1 glóbulo blanco hay aproximadamente 1000 glóbulos rojos.
Las funciones de la sangre
Los nutrientes, los minerales y las vitaminas que salen del intestino delgado "nadan" en el plasma sanguíneo, que esta formado en su mayor parte por agua. El oxígeno viaja "a bordo" de los glóbulos rojos, que son las células más abundantes de la sangre. Cuando la sangre pasa por los capilares que rodean a los alvéolos pulmonares, los glóbulos rojos atrapan el oxígeno del aire inhalado y lo transportan por el cuerpo. Los glóbulos rojos "sueltan" el oxígeno al llegar a los capilares que pasan muy cerca, casi pegados a las células que los necesitan. Luego, esos glóbulos rojos "cargan" el dióxido de carbono producido en las células. El resto de los desechos celulares llegan "nadando" por el plasma hasta los órganos que los eliminan.
La sangre tiene componentes que cumplen otras funciones:
- Los glóbulos blancos son células que nos defienden de bacterias, virus hongos o cualquier partícula "extraña" que entre a nuestro cuerpo. Algunos glóbulos blancos producen anticuerpos, unas sustancias que también se encargan de la defensa de nuestro cuerpo.
- Las plaquetas impiden que perdamos mucha sangre al lastimarnos. Esto se consigue porque forman una especie de "tapón" sobre la herida, que impide la salida de la sangre. Esta función se llama "coagulación".
- En el plasma viajan también unos "mensajeros químicos", llamados hormonas, que controlan diferentes funciones de nuestro cuerpo. Por ejemplo, tenemos hormonas que regulan el crecimiento y otras que controlan el desarrollo sexual.
La sangre llega a todos los rincones del cuerpo y transporta calor, entonces ayuda a mantener nuestra temperatura alrededor de los 36/37 ºC, que es la temperatura normal del cuerpo.
El corazón
La sangre circula continuamente sin salir de los vasos sanguíneos, así estemos parados, sentados o acostados. Puede hacerlo más rápida o más lentamente, pero nunca se detiene.
El "motor" que impulsa la sangre es el corazón, un órgano hueco, de paredes musculares gruesas, situado en el centro del tórax. Cuando el corazón se contrae expulsa con fuerza la sangre de su interior. Luego, cuando el corazón se relaja, se vuelve a llenar y el ciclo comienza una vez más.
El corazón está dividido en cuatro cavidades: la aurícula izquierda, el ventrículo izquierdo, la aurícula derecha y el ventrículo derecho. Cada aurícula se conecta con el ventrículo de su mismo lado. La mitad derecha del corazón está separada de la izquierda por un tabique, que les impide comunicarse.
La ventaja es que la sangre con poco oxígeno circula por el lado derecho del corazón y nunca se mezcla con la sangre que circula por el lado izquierdo, que transporta mucho oxígeno.
El punto de partida de este recorrido son los dos ventrículos, el izquierdo con la sangre "oxigenada" (con oxígeno), y el derecho con sangre "desoxigenada"(sin oxígeno, o con poco)
Cuando el corazón se contrae, bombea sangre que sale simultáneamente de los dos ventrículos. Desde el ventrículo izquierdo sale la sangre oxigenada por la arteria aorta, que se ramifica en arteriolas y en capilares, que llegan hasta cada célula del cuerpo. A través de estos capilares se realiza el intercambio de sustancias con las células. La sangre de los capilares entrega nutrientes y oxígeno, y recibe de las células desechos que estas produjeron.
Al mismo tiempo, la sangre desoxigenada sale del ventrículo derecho por la arteria pulmonar, que se ramifica en arteriolas y capilares que llegan a los alvéolos pulmonares. Entre estos capilares y los alvéolos se realiza el intercambio de gases. La sangre toma de los alvéolos el oxígeno del aire inhalado y les entrega el dióxido de carbono que traía de las células.
También el retorno de la sangre a las dos mitades del corazón se realiza en forma simultánea, entrando por ambas aurículas.
Los capilares que rodean a los alvéolos se unen en vénulas y estas se unen para formar la vena pulmonar, que trae la sangre oxigenada de los pulmones a la aurícula izquierda. Al mismo tiempo, los capilares de todo el cuerpo se unen formando vénulas y estas forman las venas cavas que traen sangre desoxigenada a la aurícula derecha.
Cada aurícula le pasa la sangre al ventrículo de su mismo lado y… volvemos al comienzo del recorrido.
Los latidos del corazón
Cada latido es la señal de que el corazón impulsa la sangre, que sale con fuerza a través de las arterias. El primer latido indica que la sangre pasó de las aurículas a los ventrículos y el segundo señala que la sangre salió de los ventrículos por las arterias.
A la cantidad de veces que el corazón late por minuto se la llama frecuencia cardíaca. El corazón de un adulto late, aproximadamente, 70 veces por minuto si está en reposo. Al hacer ejercicios físicos la frecuencia cardíaca aumenta. Cuánto va a aumentar dependerá de la intensidad del ejercicio, del tiempo que dure, y también del estado físico de la persona.
La sangre es la encargada de transportar oxígeno y nutrientes a la célula para que, a partir de ellos, obtengan la energía que necesitan. Cuando hacemos actividad física, el cuerpo necesita más energía que al estar descasado. Por eso, la sangre viaja más rápido por el cuerpo. Así los nutrientes y el oxígeno llegan a las células "a tiempo" para obtener energía suficiente mientras dura el ejercicio. Además, así como se obtiene más energía también se produce más desechos que el cuerpo necesita expulsar. La sangre deberá " apurarse" para alcanzar a transportar los desechos que se produjeron durante el ejercicio hacia los órganos que los eliminarán. Para que la sangre circule más rápido, el corazón tendrá que bombear mas veces. Por eso notamos un aumento en la frecuencia cardíaca mientras corremos.
Metabolismo: La suma de todas las reacciones químicas que ocurren dentro de una célula o un organismo.
Anabolismo: Dentro de una célula o un organismo, la suma de todas las reacciones en las cuales las moléculas más grandes se forman a partir de moléculas más pequeñas. Es decir, se construyen sustancias complejas a partir de sustancias simples.
Catabolismo: dentro de una célula o un organismo, la suma de todas las reacciones químicas en las cuales las moléculas grandes se desintegran en partes más pequeñas. Es decir, se destruyen o degradan sustancias complejas en otras más sencillas.
Homeostasis: Es la capacidad que tiene nuestro cuerpo de mantener más o menos constante la temperatura, la cantidad de agua y sales.
Es el mantenimiento relativamente estable del ambiente fisiológico interno.
El equilibrio
Para que nuestro cuerpo funcione bien, la cantidad de agua que hayan en él debe mantenerse constante, es decir que la cantidad que perdemos por día debe ser similar a la que ganamos. Al cuerpo hay que mantenerlo estable para que siga funcionando correctamente. Por ejemplo, tenemos que mantener la temperatura interna entre 36° C Y 37° C. Al hacer actividad física o en un día de mucho calor, la temperatura de nuestro cuerpo aumenta. Por lo tanto, la tenemos que "equilibrar". Una forma de hacerlo es transpirar; de esa forma se libera calor y la temperatura vuelve a su valor normal. También la cantidad de agua dentro del cuerpo tiene que mantenerse estable. El agua constituye alrededor del 70% del cuerpo. Si perdemos mucho agua podemos deshidratarnos. Para que eso no suceda, normalmente nuestro cuerpo "nos avisa" que hay un desequilibrio (sentimos "sed") y lo balanceamos bebiendo. Si tenemos un exceso de agua, podemos corregirlo al eliminar orina, que esta formada en su mayor parte por agua. Expulsar los desechos es otra forma de mantener en buenas condiciones nuestro cuerpo, ya que su acumulación es perjudicial. Al estudiar el sistema digestivo vemos que la materia fecal arrastra fuera del cuerpo todas aquellas sustancias que no fueron digeridas y que, por lo tanto, nunca llagaron a la sangre. En este caso, va a referiremos a otro tipo de desechos: los que fueron producidos por las células y que, por lo tanto, circulan por la sangre. El dióxido de carbono es un desecho metabólico producido en la respiración celular, y se elimina a través de los pulmones. Hay desechos metabólicos que siguen otro camino por el cuerpo y salen por la orina.
El riñón
Los desechos que salen de las células entran en la sangre que, en su recorrido, pasa ahora por los riñones. Los riñones actúan como filtros y "depuran" la sangre.
La sangre llega hasta los riñones por la arteria renal, que se ramifica en arteriales y en capilares. Cuando esos capilares se introducen en el interior de los riñones, la sangre deja allí los desechos y el exceso de agua. Ya filtrada y depurada, la sangre sigue su camino por los capilares, que luego se unen para formar la vena renal y llevar la sangre al corazón. Con los desechos y el agua los riñones fabrican orina.
El sistema urinario
La orina, fabricada por cada riñón, pasa a una especie de "embudo" llamado pelvis renal. Desde allí, la orina sigue su camino por un par de tubos, los uréteres, que la llevan hasta la vejiga. La vejiga puede acumular casi medio litro de orina. Una vez que se llena, "nos avisa" que llago el momento de eliminarla. La orina pasa de la vejiga a la uretra desde donde sale al exterior.
El tronco del cuerpo está dividido en dos compartimentos, la cavidad torácica (o tórax) y la cavidad abdominal, separadas por un músculo, el diafragma. En la cavidad torácica están los pulmones, el corazón y el esófago. En la cavidad abdominal hay muchos órganos, entre ellos: el estómago, los intestinos, el hígado, los órganos del sistema reproductor y los del sistema excretor.
Durante la inspiración, el aire ingresa en el organismo. Esto es posible gracias a los músculos diafragma e intercostales, que al contraerse aumentan el volumen de la caja torácica (cavidad delimitada por las costillas que alberga los pulmones y el corazón, entre otros órganos). Esto provoca una diferencia entre la presión atmosférica y al del medio interno, por los tanto, el aire es una mezcla de gases, pasa del lugar de mayor presión al de menor presión.
Durante la espiración ocurre lo contrario: la relajación de los músculos disminuye el volumen de la caja torácica, lo cual provoca la salida del aire.
El diafragma es el músculo que está en la base de los pulmones. Cuando el diafragma baja y las costillas que rodean a los pulmones se separan, el tamaño del tórax aumenta haciendo un "lugarcito" para que entre aire del exterior. El aire ingresa a través del conducto respiratorio y llaga a los pulmones que se "inflan".
Cuando el diafragma sube y las costillas vuelven a su lugar, el tórax "se achica" y empuja a los pulmones, que expulsan el aire por la vía respiratoria hacia fuera. Así es como los pulmones "se desinflan".
La puerta de entrada del aire al cuerpo son los orificios nasales. El aire que inspiramos arrastra habitualmente partículas extrañas, polvo, y microbios que pueden perjudicarnos. Pero, a medida que le aire avanza, las impurezas son atrapadas por los pelitos y el moco que tapizan las cavidades nasales. Luego las eliminamos al estornudar, al sonarnos la nariz o al escupir.
Además, por las cavidades nasales pasan vasos sanguíneos, y la sangre que circula por ellos trae calor desde el interior de nuestro cuerpo. Entonces, el aire eleva su temperatura antes de llegar a los pulmones.
El aire continúa su camino por la faringe, un órgano compartido con el sistema digestivo. Debido a que el sistema respiratorio y el digestivo están comunicados a través de la faringe, es posible respirar por la boca. Sin embargo, en ese caso, el aire no se purifica y no se calienta de igual modo que al atravesar las fosas nasales.
Desde la faringe el aire pasa a la laringe y de allí a la traquea. La traquea se bifurca en dos bronquios que entran a los pulmones y se dividen, a su vez, en tubitos aéreos más finitos, los bronquíolos. Los bronquiolos desembocan en unas "bolsitas" aéreas, los alvéolos, de los que tenemos nada menos que 300 millones en ambos pulmones. El aire que inspiramos llega hasta los alvéolos y allí termina su trayecto por el sistema respiratorio, aunque todavía no alcanzo su destino final dentro del cuerpo.
En cada inspiración los alvéolos pulmonares se llenan de aire. Cada alvéolo está rodeado por una red de vasos sanguíneos muy finitos, los capilares. Al pasar por los pulmones, la sangre que viaja por los capilares "carga" el oxígeno del aire inhalado, que luego distribuye por todas las células del cuerpo. A su vez, esa sangre, que viene de todo el cuerpo, "descarga" en los pulmones el dióxido de carbono, un desecho que recogió en las células. El dióxido de carbono hará su camino de salida, desde los pulmones hasta el exterior.
Hemos visto que el aire inspirado llega hasta los pulmones y luego el oxígeno que forma parte de ese aire alcanza, a través de la sangre, todas las células del cuerpo. El proceso completo de la respiración incluye también una etapa que ocurre dentro de todas las células: la respiración celular. En esta etapa de la respiración, el oxígeno es utilizado dentro de las células para obtener energía.
La respiración celular se realiza en unas zonas especiales de las células, llamadas mitocondrias, que funcionan como las "usinas" generadoras de energía. Su materia prima son los nutrientes obtenidos de la digestión de los alimentos. Al combinarse con el oxígeno, los nutrientes terminan de transformarse y liberan la energía que tienen almacenada. Representamos esta transformación de la siguiente manera:
Nutrientes + oxígeno —————— energía + dióxido de carbono + agua
Etapa de la respiración celular, que ocurre en las mitocondrias
En la respiración celular se producen desechos; uno de ellos es el dióxido de carbono que, al salir de la célula, es transportado por la sangre hasta los pulmones, desde donde es eliminado hacia el exterior.
El agua que se produce en la respiración celular es aprovechada por la célula o es eliminada del cuerpo por diferentes vías: orina, transpiración o exhalación.
El aire
El aire que respiramos está formado por una mezcla de gases. Sin embargo, solo el oxígeno y el dióxido de carbono intervienen en el proceso respiratorio.
Hay diferencia entre el aire inspirado y el aire espirado. El principal componente del aire es el nitrógeno, un gas que nuestro cuerpo no puede aprovechar y que entra y sale sin cambios en su cantidad, igual que otros gases que se encuentran en menor proporción.
El aire espirado tiene menor cantidad de oxígeno que el aire inspirado porque parte del oxígeno que ingresó al cuerpo fue utilizado por las células para la obtención de energía, en la respiración celular. Además, el aire espirado tiene más cantidad de dióxido de carbono.
Tanto el aire inspirado como el espirado contienen bastante más oxígeno que dióxido de carbono.
El aire espirado contiene mayor proporción de vapor de agua que le aire inspirado. Podrán comprobar que si exhalan cerca de un vidrio o de un espejo, aparecen gotitas de agua que se forman cuando el vapor entra en contacto con una superficie fría.
La nutrición es la obtención de energía y de "material de construcción" para el cuerpo a partir de los alimentos que ingerimos y del aire que respiramos. La nutrición incluye las siguientes funciones: digestión, respiración, circulación y excreción.
El sistema digestivo transforma los alimentos en nutrientes. El sistema respiratorio incorpora aire con oxígeno. El oxígeno y los nutrientes llegan por la sangre a todas las células. Dentro de las células algunos nutrientes se combinan con el oxígeno y así liberan la energía que tienen "guardada". Otros nutrientes se utilizan como "material de construcción" de las células. Como resultado de su actividad, la célula produce desechos que son enviados a través de la sangre a los órganos encargados de expulsarlos al exterior: el dióxido de carbono es eliminado por el sistema respiratorio, y otros desechos son eliminados por el sistema urinario con la orina. La materia fecal contiene aquellos alimentos que el sistema digestivo no logró convertir en nutrientes y, por lo tanto, no pasaron ala sangre.
Lucía López
Argentina