Los seres vivos necesitamos materia y energía para mantenernos vivos y llevar a cabo todas nuestras funciones vitales. Utilizamos la energía para realizar todas nuestras actividades, y utilizamos la materia para reparar las partes de nuestro organismo que se van deteriorando, para crecer y desarrollarnos y para obtener de ella la energía química que se encuentra almacenada en las moléculas. Tanto la materia como la energía debemos tomarla del medio que nos rodea.
Los organismos necesitamos utilizar diferentes tipos de sustancias químicas, las mismas que forman parte de nuestra composición: materia inorgánica, como el agua, el oxígeno y las sales minerales, y materia orgánica, como los glúcidos, los lípidos, las proteínas y los ácidos nucleicos. Cuando hemos tomado esa materia del exterior, en la mayor parte de los casos podemos transformarla para elaborar las sustancias concretas que necesitamos utilizar; por ejemplo, podemos tomar un glúcido como la fructosa, que está presente en las frutas, y transformarlo en glucosa, que es el glúcido que van a utilizar nuestras células. Sin embargo, hay algunas sustancias que nosotros no podemos construir a partir de otras, y que necesitamos consumirlas directamente en nuestra dieta. Estas sustancias químicas, que pueden ser glúcidos, lípidos, aminoácidos (los elementos que forman parte de las proteínas) o nucleótidos (los elementos que constituyen los ácidos nucleicos) se llaman compuestos esenciales o vitaminas.
Un compuesto esencial (este nombre es preferible al de vitamina) es una sustancia química que nuestro organismo necesita, pero que no puede fabricar a partir de otra sustancia, por lo que debemos consumirla en nuestra dieta.
Las sustancias que tomamos del exterior reciben el nombre genérico de nutrientes. Una vez que los hemos conseguido los utilizamos en nuestro cuerpo para realizar varias actividades diferentes, las más importantes de las cuales son:
- Mantener el equilibrio del organismo: nuestro cuerpo, para funcionar adecuadamente, necesita que sus características internas se mantengan más o menos constantes: cantidad de agua o de otras sustancias químicas, temperatura... De esta función se encargan fundamentalmente el agua, los minerales y las proteínas, así como casi todos los compuestos esenciales.
- Construir estructuras corporales: a medida que vamos creciendo, pero también a medida que nuestro cuerpo se va desgastando y sus estructuras se van deteriorando, es necesario construir otras nuevas o reparar o sustituir las que se han estropeado. Esta función es desempeñada, especialmente, por los minerales, los lípidos (que forman todas las membranas que rodean las células o que constituyen sus orgánulos) y las proteínas.
- Elaborar sustancias químicas que el organismo necesita, a partir de las que ha conseguido del exterior. En esta tarea participan, sobre todo, el agua, los glúcidos, los lípidos y las proteínas.
- Producir la energía que necesitamos para llevar a cabo nuestras actividades. Esta energía procede de los glúcidos y de los lípidos.
- Hacer funcionar las células, llevando a cabo todas las actividades que son necesarias para mantenerlas vivas. Las principales responsables de esta función son las proteínas.
- Dirigir el funcionamiento celular, de lo que se encargan los ácidos nucleicos.
La energía que necesitamos
Los seres vivos podemos utilizar dos formas diferentes de energía: la luminosa y la química:
- Algunos organismos, especialmente las plantas, las algas y algunas bacterias, pueden captar la energía de la luz solar, y utilizarla para fabricar su propia materia orgánica.
- Todos los organismos, incluidos los anteriores, utilizamos la energía química que se encuentra almacenada en la materia orgánica.
Según la forma en que utilizan la materia y la energía, se distinguen dos tipos de organismos:
- Los organismos heterótrofos toman del exterior tanto la materia inorgánica como la materia orgánica. La energía que necesitan la obtienen rompiendo las moléculas orgánicas.
- Los organismos autótrofos se caracterizan porque algunas de sus células son capaces de tomar del exterior solo materia inorgánica y de aprovechar la energía luminosa. Esas células transforman la materia inorgánica en materia orgánica, y la distribuyen por el resto del organismo. Estos procesos ocurren solo en orgánulos especializados (los cloroplastos) dentro de algunas células, mientras que todas las células del organismo, incluidas las que tienen cloroplastos, funcionan como los organismos heterótrofos: utilizan la materia orgánica producida en los cloroplastos para conseguir la energía química que necesitan.
De la nutrición del organismo a la nutrición de las células
El objetivo real de la nutrición de los organismos es permitir que todas y cada una de sus células obtengan los nutrientes que necesiten y puedan utilizarlos, y retirar los residuos que se producen en ese proceso.
En los animales, el proceso de nutrición empieza con la adquisición de nutrientes del exterior del organismo, lo que tiene lugar mediante dos aparatos: el respiratorio se ocupa de conseguir el oxígeno, mientras que el digestivo se encarga de conseguir los nutrientes procedentes de los alimentos. Una vez en el interior de estos aparatos, los nutrientes deben ser absorbidos, es decir, deben pasar al interior del organismo propiamente dicho, incorporándose al sistema circulatorio.
El sistema circulatorio se encarga de llevar los nutrientes hasta todas las células del organismo, que los absorben, los incorporan a su interior y los utilizan para reconstruir las estructuras deterioradas, crecer o producir energía. La utilización de los nutrientes por parte de las células recibe el nombre de metabolismo, y es el paso fundamental de todas las funciones de nutrición. Dentro del metabolismo, la obtención de energía por parte de las células ocurre, fundamentalmente, en las mitocondrias, al combinar la glucosa con el oxígeno. Este proceso se denomina respiración celular, y produce como residuo dióxido de carbono.
Las células producen también otros residuos, sobre todo sustancias que contienen nitrógeno y que pueden resultar tóxicas para ellas. Tanto el dióxido de carbono como estas sustancias son eliminadas por las células, vertiéndolas al sistema circulatorio.
El sistema circulatorio se encarga ahora de retirar los residuos y transportarlos a los órganos que los van a eliminar: el dióxido de carbono al aparato respiratorio y el resto de los residuos al aparato urinario, la piel o el hígado. Por último, estos órganos se encargan de expulsar esos residuos al exterior del organismo.
En cuanto a las plantas, los nutrientes se absorben del suelo a través de las raíces (agua, sales minerales) y de la atmósfera a través de las hojas (dióxido de carbono, oxígeno).
Dado que las plantas poseen dos tipos de células, las autótrofas y las heterótrofas, el modo en que estas se nutren es diferente. Los nutrientes inorgánicos tomados del exterior son transportados hasta las células capaces de realizar la fotosíntesis, que se encuentran fundamentalmente en las hojas. Una vez allí, entran en los cloroplastos donde se producen sustancias orgánicas, como la glucosa. Estos compuestos van a ser transportados hasta todas las células de la planta, donde se utilizarán del mismo modo en que las células animales utilizan los suyos. En concreto, todas las células vegetales obtienen energía en sus mitocondrias mediante la respiración celular.
La mayoría de las plantas no tienen sistemas especializados en la eliminación de residuos, ya que las sustancias de desecho que producen, casi en todos los casos, son el dióxido de carbono (en la respiración celular), el oxígeno (en la fotosíntesis) y el agua, y las tres se eliminan a través de las hojas.
El sistema circulatorio se encarga de llevar los nutrientes hasta todas las células del organismo, que los absorben, los incorporan a su interior y los utilizan para reconstruir las estructuras deterioradas, crecer o producir energía. La utilización de los nutrientes por parte de las células recibe el nombre de metabolismo, y es el paso fundamental de todas las funciones de nutrición. Dentro del metabolismo, la obtención de energía por parte de las células ocurre, fundamentalmente, en las mitocondrias, al combinar la glucosa con el oxígeno. Este proceso se denomina respiración celular, y produce como residuo dióxido de carbono.
Las células producen también otros residuos, sobre todo sustancias que contienen nitrógeno y que pueden resultar tóxicas para ellas. Tanto el dióxido de carbono como estas sustancias son eliminadas por las células, vertiéndolas al sistema circulatorio.
El sistema circulatorio se encarga ahora de retirar los residuos y transportarlos a los órganos que los van a eliminar: el dióxido de carbono al aparato respiratorio y el resto de los residuos al aparato urinario, la piel o el hígado. Por último, estos órganos se encargan de expulsar esos residuos al exterior del organismo.
En cuanto a las plantas, los nutrientes se absorben del suelo a través de las raíces (agua, sales minerales) y de la atmósfera a través de las hojas (dióxido de carbono, oxígeno).
Dado que las plantas poseen dos tipos de células, las autótrofas y las heterótrofas, el modo en que estas se nutren es diferente. Los nutrientes inorgánicos tomados del exterior son transportados hasta las células capaces de realizar la fotosíntesis, que se encuentran fundamentalmente en las hojas. Una vez allí, entran en los cloroplastos donde se producen sustancias orgánicas, como la glucosa. Estos compuestos van a ser transportados hasta todas las células de la planta, donde se utilizarán del mismo modo en que las células animales utilizan los suyos. En concreto, todas las células vegetales obtienen energía en sus mitocondrias mediante la respiración celular.
La mayoría de las plantas no tienen sistemas especializados en la eliminación de residuos, ya que las sustancias de desecho que producen, casi en todos los casos, son el dióxido de carbono (en la respiración celular), el oxígeno (en la fotosíntesis) y el agua, y las tres se eliminan a través de las hojas.