2.1. LA FUNCIÓ DE NUTRICIÓ
Tots els éssers vius, des del més senzill fins al més complex, necessiten matèria i energia per mantenir i renovar les seves estructures i per dur a terme les funcions vitals.
La nutrició és el conjunt de processos mitjançant els quals els éssers vius prenen substàncies de l'exterior i les transformen en matèria pròpia i energia.
Els aliments són substàncies que proporcionen matèria i energia als éssers vius. El procés de prendre aliments es coneix com alimentació, i forma part de la nutrició.
Els aliments estan formats per substàncies més senzilles, els nutrients, que són incorporats a les cèl·lules.
Segons el tipus de nutrició, els éssers vius es poden classificar en:
- Autòtrofs. Són capaços de produir la pròpia matèria orgànica a partir de substàncies inorgàniques senzilles (diòxid de carboni, aigua i sals minerals) que prenen del medi. Per fer-ho, necessiten una font d'energia. Segons la font d'energia, poden ser:
- Heteròtrofs. Utilitzen com a font de matèria les biomolècules orgàniques fabricades per altres éssers vius. És a dir, s'alimenten d'altres organismes o de les seves restes. L'energia l'obtenen de la degradació d'aquestes biomolècules. Són heteròtrofs els protozous, els fongs, els animals i un gran nombre de bacteris.
Segons els hàbits alimentaris, poden ser: herbívors, carnívors, omnívors, filtradors,carronyaires, etc.
Processos implicats en la nutrició
En l'intercanvi de matèria i energia que fan els éssers vius amb el medi, tenen lloc un seguit de processos que s'engloben en la nutrició.
- En els animals, després d'ingerir els aliments (alimentació), s'esdevenen els processos següents:
- En les plantes, els processos implicats en la nutrició són:
2.2. EL PROCÉS DIGESTIU EN ELS ANIMALS
Els animals necessiten aliment, elaborat per altres organismes, que transformen per obtenir nutrients i utilitzar l'energia que conté.
El procés digestiu comprèn els fenòmens que tenen lloc a l'aparell digestiu i que permeten captar els aliments, transformar-los en substàncies útils per a l'organisme i expulsar els residus produïts.
Les aranyes segreguen uns enzims digestius que aboquen a l'exterior, per digerir les seves preses abans d'ingerir-les.
- El procés digestiu en els animals consta de quatre fases:
- Ingestió. Presa d'aliments de l'exterior.
- Digestió. Transformació dels aliments en nutrients. La digestió pot ser de dos tipus:
- Intracel·lular. Es duu a terme dins la cèl·lula. La fan organismes unicel·lulars i pluricel·lulars primitius, com ara les esponges. Cada cèl·lula transforma els nutrients que ella mateixa captura.
- Extracel·lular. Té lloc fora de les cèl·lules, al tub digestiu, on unes glàndules determinades aboquen unes proteïnes anomenades enzims, que s'encarreguen de descompondre parcialment els aliments. La digestió extracel·lular pot ser externa, si es fa fora del cos, com en el cas dels aràcnids, o interna, si es duu a terme dins del cos, com en molts invertebrats i tots els vertebrats.
En la digestió extracel·lular els aliments poden experimentar una transformació mecànica(l'aliment es fragmenta en porcions més petites amb l'ajuda d'òrgans especialitzats, com les dents dels vertebrats) i una transformació química (els aliments experimenten transformacions químiques, gràcies a l'acció dels enzims).- Absorció. Pas de nutrients des de l'aparell digestiu fins a la sang, que els condueix a l'interior de les cèl·lules de l'organisme.
- Egestió. Eliminació, des de l'aparell digestiu, de tots els residus d'aliments que no han estat digerits. Són transformats en matèria fecal i expulsats a l'exterior de l'organisme.
Tipus d’aparells digestius
Es poden distingir dos grans tipus d'aparells digestius:- La cavitat gàstrica. Una mena de sac entapissat de cèl·lules, que comunica amb l'exterior per un únic orifici, anomenat òscul, que fa alhora de boca i anus. És característic d'animals amb digestió intracel·lular, com les esponges i alguns celenterats. Mostrar imatge
- El tub digestiu. Un tub més o menys llarg, que comença a la boca, per on entren els aliments, i acaba a l'anus, per on s'expulsen els residus. Al llarg d'aquest tub es distingeixen regions que fan missions digestives específiques i que estan adaptades al tipus d'alimentació de l'animal.
El procés digestiu d’alguns invertebrats
Les esponges, per capturar l'aliment, provoquen corrents d'aigua a través dels nombrosos porus de què disposen, i això els aporta petites partícules d'aliments. Tenen unes cèl·lules, anomenadescoanòcits, disposades com un tapís a la part interior del cos, encarregades de fer la digestió intracel·lular.
Els celenterats capturen les preses vives amb l'ajuda dels tentacles que els envolten la boca. Tenen unes cèl·lules, anomenades cnidoblasts, amb un líquid que injecten a la presa per capturar-la. Després, la presa és introduïda per una única obertura que funciona de boca i anus fins a la cavitat gastrovascular, on es produeix la digestió extracel·lular.
Els mol·luscs tenen digestió extracel·lular interna. Aquesta té lloc al tub digestiu, proveït de boca i anus. Els gasteròpodes presenten una glàndula, anomenada hepatopàncrees, que segrega enzims que col·laboren en el procés digestiu. Els bivalves són filtradors i es nodreixen de partícules alimentoses que penetren amb el corrent d'aigua que els travessa el cos.
Els artròpodes tenen digestió extracel·lular, que pot ser interna, com és el cas dels insectes, o externa, com els aràcnids. En els insectes, l'aparell digestiu comença a la boca, amb apèndixs bucals. A continuació, hi ha l'esòfag, amb una dilatació anomenada pap, on els aliments són barrejats amb saliva, abans d'arribar al pedrer, on es trituren. Segueix l'intestí, on s'absorbeixen els nutrients i, finalment, l'anus.
El procés digestiu dels vertebrats
Els vertebrats presenten digestió extracel·lular interna, que té lloc al llarg del tub digestiu.
Els aparells digestius són diferents segons el tipus d'aliment. En general, consten de boca, on l'aliment es tritura i es barreja amb la saliva, faringe, esòfag, estómac, que fa la digestió gàstrica,intestí prim, que finalitza la digestió i absorbeix els nutrients, i intestí gros, on es produeix l'egestió.
A més, al llarg del tub digestiu hi ha diverses glàndules annexes: les salivals, el fetge i el pàncrees. Aquestes glàndules aboquen al tub digestiu enzims i altres substàncies, que col·laboren en la digestió.
2.3. LA RESPIRACIÓ EN ELS ANIMALS
- A l'interior de les cèl·lules, els nutrients són degradats als mitocondris per mitjà de la respiració cel·lular. Per dur a terme aquesta degradació les cèl·lules utilitzen oxigen, i produeixen energia i substàncies de rebuig, com ara el diòxid de carboni, que s'ha d'eliminar.L'oxigen prové del medi extern, al qual també s'expulsa el diòxid de carboni. Aquest intercanvi de gasos es fa a l'aparell respiratori.
Superfícies d'intercanvi gasós
Les superfícies d'intercanvi són les regions de l'aparell respiratori a través de les quals es produeix el pas de gasos entre l'exterior i l'interior de l'organisme.Per facilitar aquest intercanvi de gasos i assegurar-se que es fa de manera satisfactòria, les superfícies d'intercanvi gasós han de ser primes, han d'estar sempre humides i estar revestides d'un gran nombre de vasos sanguinis.
2.4. TIPUS DE RESPIRACIÓ EN ELS ANIMALS (I)
- Els animals més senzills, com ara les esponges i els celenterats, no tenen aparells respiratoris, i l'intercanvi de gasos es fa a través de tota la superfície del cos.La resta d'animals disposen d'un aparell respiratori, adaptat al medi on viuen, i associat a l'aparell circulatori, que transporta els gasos a les cèl·lules i d'aquestes a l'exterior de l'organisme.Podem distingir quatre tipus de respiració en els animals: cutània, branquial, traqueal i pulmonar.
Respiració cutània
La presenten els cucs que viuen en ambients humits, com ara el cuc de terra, i també els amfibis en estat adult, tot i que en aquests darrers es complementa amb respiració pulmonar.L'intercanvi de gasos es fa a través de la superfície corporal. Aquests animals tenen una pell molt fina i humida, proveïda de nombrosos vasos sanguinis pròxims a la superfície, fet que facilita l'intercanvi.
La forma cilíndrica del cuc de terra li permet disposar d'una gran superfície per a l'intercanvi de gasos
Respiració branquial
És característica d'animals aquàtics, com alguns anèl·lids, mol·luscs, crustacis, equinoderms, larves d'amfibis i peixos.
L'intercanvi de gasos es fa a través de brànquies, unes fines prolongacions laminars de la superfície del cos envoltades de nombrosos vasos sanguinis. Poden ser externes o internes.
2.5. TIPUS DE RESPIRACIÓ EN ELS ANIMALS (II)
Respiració traqueal
És característica d'artròpodes terrestres (insectes, aràcnids i miriàpodes). Es fa per tràquees, uns tubs ramificats que arriben pràcticament a tots els òrgans de l'animal. Aquests conductes s'obren a l'exterior per uns orificis anomenats estigmes, situats al llarg de la superfície del cos, per on entra i surt l'aire.
Les tràquees, en ramificar-se, van disminuint de diàmetre, al mateix temps que les parets se'ls fan més primes. Així, l'oxigen arriba directament a totes les cèl·lules, on es fa l'intercanvi de gasos, de manera que no cal disposar d'un complex aparell circulatori.
Respiració pulmonar
És típica d'alguns vertebrats: amfibis, ocells, rèptils i mamífers, tot i que també d'alguns invertebrats, com ara els caragols terrestres.
Es fa per mitjà de pulmons, que són unes cavitats internes de parets molt fines i humides, plenes de vasos sanguinis.
L'aire entra a través de la boca i les fosses nasals, i continua per la faringe, la laringe, la tràquea i els bronquis.
La ventilació pulmonar es duu a terme en dos moviments diferents: la inspiració o entrada d'aire als pulmons, i l'expiració o sortida.
En els amfibis adults, els pulmons són simples bosses buides, amb una superfície molt reduïda. També tenen respiració cutània. En els rèptils, els pulmons tenen envans o estan plegats interiorment, fet que representa una superfície de contacte més gran per a l'intercanvi de gasos. En els ocells, la superfície d'intercanvi és més gran, ja que tenen unes extensions en forma de bossa anomenades sacs aeris. Els mamífers presenten pulmons amb una gran superfície d'intercanvi gasós, gràcies al fet que disposen d'un gran nombre de sacs diminuts anomenats alvèols pulmonars.
Els diferents tipus animals presenten també diferents tipus de pulmons,
adaptats a la seva anatomia i al seu hàbitat particular.
2.6. EL TRANSPORT DE SUBSTÀNCIES EN ELS ANIMALS
Els animals més senzills, com ara les esponges i els celenterats, no tenen aparell circulatori, ja que els nutrients i l'oxigen els arriben directament a totes les cèl·lules.
La resta d'animals disposen d'un aparell circulatori que duu els nutrients i l'oxigen a totes les cèl·lules, i retira el diòxid de carboni i els productes de rebuig resultants del metabolisme.
L'aparell circulatori consta dels elements següents:
- Líquid de transport. És un líquid que circula per l'interior, format principalment per aigua, proteïnes i diverses cèl·lules. En els vertebrats i els cucs el líquid de transport és la sang, en els equinoderms correspon a la hidrolimfa, i en els insectes és l'hemolimfa.
- Vasos. Són conductes pels quals circula el líquid de transport. En els vertebrats podem distingir-ne tres tipus:
- Cor. És l'òrgan encarregat d'impulsar el líquid de transport pels vasos, mitjançant moviments de contracció i dilatació.
La sang està constituïda per una part líquida, el plasma sanguini, que és una dissolució d'aigua, proteïnes i altres substàncies, i les cèl·lules sanguínies, que són de tres tipus:
- Glòbuls vermells o eritròcits. Són cèl·lules que tenen el citoplasma ple d'una proteïna anomenada hemoglobina. Aquesta proteïna és de color vermell i s'encarrega de transportar l'oxigen i part del diòxid de carboni.
- Glòbuls blancs o leucòcits. Són cèl·lules més grans que els eritròcits. No tenen hemoglobina, i per això són incolores. S'encarreguen, principalment, de protegir l'organisme contra infeccions.
- Plaquetes. No són autèntiques cèl·lules, sinó fragments d'aquestes. Intervenen quan es produeix un trencament en algun dels vasos sanguinis. S'adhereixen ràpidament al lloc del trencament perquè cessi l'hemorràgia, i permeten que es formi un coàgul.
2.7. TIPUS D'APARELLS CIRCULATORIS
Segons la xarxa de vasos que tingui l'aparell circulatori, se'n distingeixen dos tipus.
- Aparell circulatori obert. Es dóna en molts mol·luscs i artròpodes. Es caracteritza perquè els vasos no formen un circuit tancat, sinó que la sang o l'hemolimfa en surt i xopa unes cavitats amb les quals estan en contacte les cèl·lules, on es duu a terme l'intercanvi gasós i de nutrients, i d'allà torna de nou al cor per uns orificis anomenats ostíols.
- Aparell circulatori tancat. És típic d'anèl·lids, cefalòpodes i vertebrats. Es caracteritza perquè la sang circula sempre per l'interior dels vasos. Presenta uns vasos relativament llargs, que surten del cor, recorren tot el cos, i hi tornen.
2.8. L'EXCRECIÓ EN ELS ANIMALS
L'activitat metabòlica de les cèl·lules genera productes de rebuig que han de ser eliminats fora de l'organisme, ja que si s'hi acumulen resulten tòxics. Entre aquestes substàncies hi ha: el diòxid de carboni, l'amoníac i la urea.
El diòxid de carboni s'expulsa gràcies a l'acció conjunta dels aparells circulatori i respiratori, a través de les superfícies d'intercanvi. De l'eliminació de la resta de substàncies se n'encarregal'aparell excretor.
L'excreció és el procés que permet recollir els productes de rebuig i expulsar-los a l'exterior.
Els animals més senzills, com les esponges i els celenterats, no disposen d'aparell excretor, i aboquen les substàncies de rebuig directament al medi a través de la superfície del cos.
Els insectes utilitzen els tubs de Malpighi, que són uns tubs prims tancats per un extrem i oberts per l'altre al tub digestiu, on aboquen els productes de rebuig que ha recollit l'hemolimfa a l'interior del cos.
ls insectes utilitzen els tubs de Malpighi com abocador dels productes de rebuig abans d'eliminar-los cap a l'exterior.
Els crustacis disposen de dues glàndules localitzades al cap i prop de la base de les antenes, les glàndules verdes, per mitjà de les quals recullen les substàncies de rebuig i les eliminen a l'exterior.
Els crustacis recullen les substàncies de rebuig a les glàndules verdes abans d'eliminar-les cap a l'exterior.
En els vertebrats, hi ha diferents òrgans que participen en l'excreció. Els principals són elsronyons, que formen l'orina, mitjançant la qual s'expulsen els productes de rebuig, com ara la urea.
L'orina elaborada pels ronyons en surt pels urèters, que desemboquen a la bufeta urinària, on s'emmagatzema. D'allà surt a l'exterior per la uretra.
A més dels ronyons, en els mamífers també participen en la funció d'excreció les glàndules sudorípares, els pulmons, l'intestí i el fetge.
Els rèptils i els ocells que beuen aigua salada tenen unes estructures anomenades glàndules secretores de la sal a través de les quals eliminen l'excés de sal que aporten els aliments marins i l'aigua de mar. Aquestes glàndules es localitzen al cap i desemboquen a sobre del bec (ocells) o al costat dels ulls (rèptils).
A més dels ronyons, els urèters, la bufeta urinària i la uretra, en la funció d'excreció dels mamífers
també participen les glàndules sudorípares, els pulmons, l'intestí i el fetge.
2.9. LA NUTRICIÓ EN LES PLANTES
- Els vegetals són organismes autòtrofs, és a dir, capaços d'elaborar la seva pròpia matèria a partir de molècules inorgàniques (diòxid de carboni, aigua i sals minerals) que prenen del medi.Els organismes unicel·lulars fotosintètics prenen directament del medi, a través de la membrana plasmàtica, els nutrients que necessiten.Les algues i les molses, que viuen en ambients aquàtics o humits, no disposen d'òrgans especialitzats en l'absorció i el transport de nutrients, i els prenen a través de tota la seva superfície.Les plantes superiors han desenvolupat òrgans especialitzats en la nutrició: les arrels absorbeixen aigua i nutrients minerals, la tija sosté la planta i les fulles actuen com a òrgans encarregats de la fotosíntesi.
L’absorció de nutrients
L'absorció és el pas d'aigua i sals minerals des del sòl fins a l'interior de l'arrel. Aquest procés té lloc en els nombrosos pèls absorbents, unes fines ramificacions que hi ha a les arrels.L'aigua penetra a l'arrel directament des del sòl. Les sals minerals entren dissoltes en aigua.El conjunt de nutrients inorgànics absorbits per la planta constitueix la saba bruta, que serveix de matèria primera per fer la fotosíntesi.
El transport de saba bruta
Un cop la saba bruta ha penetrat a l'interior de l'arrel, entra en uns vasos conductors, el xilema. Aquests vasos estan formats per files de cèl·lules mortes, allargades i cilíndriques.
Els vasos del xilema recorren l'interior de la tija i transporten la saba bruta a les fulles i a altres parts verdes de la planta, on es fa la fotosíntesi.
L'ascens de la saba és degut a fenòmens com ara la capil·laritat, la transpiració de les fulles i la pressió de l'aigua a l'arrel.
L’intercanvi de gasos
El diòxid de carboni és necessari per fer la fotosíntesi, procés en el qual s'allibera oxigen. Una part d'aquest oxigen s'utilitza en la respiració cel·lular, i una altra part és expulsada a l'atmosfera.
A través dels estomes de les fulles, entra el diòxid de carboni i s'allibera l'oxigen produït.
Els estomes estan constituïts per dues cèl·lules en forma de ronyó que deixen entre si un orifici per on passen els gasos i es produeix la transpiració. Estan situats al revers de les fulles.
La fotosíntesi
A partir de la saba bruta, que arriba a les fulles, i el diòxid de carboni, captat pels estomes, es fa la fotosíntesi, per la qual mitjançant l'energia de la llum solar se sintetitzen molècules orgàniques.
La fotosíntesi té lloc als cloroplasts de les cèl·lules, on hi ha la clorofil·la, un pigment capaç d'absorbir l'energia lumínica procedent del Sol.
En el procés de la fotosíntesi es produeix matèria orgànica que, juntament amb aigua, constitueix la saba elaborada. També es produeix oxigen que es consumeix, en part, en la respiració cel·lular de la planta; la resta de l'oxigen s'expulsa a l'exterior i els éssers vius heteròtrofs l'utilitzen en la respiració.
La fotosíntesi és un procés essencial per mantenir la vida a la Terra, ja que és la font d'oxigen i de matèria orgànica, imprescindibles per a tots els éssers vius. Les plantes són l'aliment dels herbívors i aquests, al seu torn, ho són dels carnívors, de manera que la matèria orgànica va passant d'uns a uns altres.
El transport de saba elaborada
La saba elaborada s'ha de repartir des de les zones on s'ha produït a tots els llocs de la planta.
Aquest transport es fa per mitjà d'un conjunt de vasos conductors, el floema, que estan formats per cèl·lules vives.
El metabolisme i la respiració cel·lular en les plantes
Un cop les diferents cèl·lules de la planta han rebut els nutrients procedents de la saba elaborada, els utilitzen per dur a terme el metabolisme cel·lular.
La planta empra una part dels nutrients orgànics per fabricar, mitjançant reaccions anabòliques, els seus propis compostos orgànics, com ara el midó, la cel·lulosa, els enzims, etc.
Una altra part dels nutrients orgànics es degrada, mitjançant reaccions catabòliques, en compostos més senzills, a través de la respiració cel·lular. En aquest procés, que té lloc alsmitocondris, es necessita oxigen, es desprèn diòxid de carboni i s'allibera energia.
En les plantes, els processos de respiració i de fotosíntesi són simultanis durant el dia, però durant la nit només es fa la respiració.
L’excreció en les plantes
En les plantes, gran part dels residus metabòlics són utilitzats de nou per sintetitzar diferents substàncies. Les necessitats d'excreció són molt reduïdes i no tenen aparell excretor.
El diòxid de carboni produït en la respiració cel·lular i l'oxigen que s'allibera en la fotosíntesi s'expulsen pels estomes.
Els altres residus generats poden ser acumulats en els vacúols de les cèl·lules, tal com passa amb els olis essencials de la fulla de llorer, o emmagatzemats a l'espai entre les cèl·lules, com passa a la pell de la taronja o la llimona.
Plantes carnívores. Són plantes autòtrofes que viuen en sòls pobres en sals minerals. Tenen les fulles transformades en poderoses trampes per capturar petits insectes, a partir dels quals obtenen les sals minerals necessàries.
Plantes paràsites. No tenen clorofil·la i prenen les substàncies orgàniques d'altres plantes. Tenen unes arrels xucladores que penetren a les tiges o a les arrels d'altres plantes fins que arriben al floema, i es nodreixen de la saba elaborada de la planta hoste. Exemples de plantes paràsites són els cabells d'àngel i els frares.
Altres plantes, com el vesc, són hemiparàsites. Encara que fan la fotosíntesi, creixen sobre les branques d'altres arbres i tenen arrels xucladores que penetren als vasos conductors de la planta hoste, de la qual obtenen la saba elaborada.
