Seres vivos como sistemas
Tercero Medio - Actividad Nº 22
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Aprenderás a reconocer los seres vivos cómo sistemas, mediante los mecanismos de funcionamiento y su interacción con el medio.

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1.- ¿Qué son los sistemas?

Un sistema es una porción del universo compuesta por un conjunto de elementos que se organizan entre sí e interactúan. Las dimensiones y límites de un sistema son establecidos en función del objetivo que propone quién lo estudia.

Dependiendo de la interacción que existe entre el sistema y el medio externo, se pueden encontrar tres tipos: sistema abierto, sistema cerrado y sistema aislado.

1- Los sistemas abiertos, son aquellos capaces de intercambiar materia y energía con el entorno, como por ejemplo ocurre en una fogata.

2- En los sistemas cerrados, solo hay intercambio de energía, y no de materia, como en el caso de una ampolleta encendida.

3- Finalmente, en los sistemas aislados, no hay intercambio de materia ni de energía, como en los termos.

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Los seres vivos somos sistemas abiertos, dado que para funcionar dependemos del intercambio de materia y energía. Este intercambio se produce con el ambiente, de donde los seres vivos adquieren toda la materia y energía que necesitan, para que posteriormente, en su interior se produzcan transformaciones mediante las que se obtienen materiales nuevos y se almacena la energía. Estos procesos permiten realizan diferentes actividades y crecer, y cómo consecuencia de las transformaciones se liberan desechos y calor al exterior y así, materia y energía son intercambiadas constantemente entre el ambiente y los seres vivos.

 

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La energía está contenida en los enlaces químicos de las moléculas presentes en los alimentos, que cada ser vivo consume.

 

2.- ¿Qué son los subsistemas?

La complejidad de los sistemas depende de la cantidad de componentes que poseen y de las relaciones que se establecen entre ellos. Algunos elementos del sistema están más estrechamente relacionados que otros, y llevan a cabo un trabajo en común. Este grupo de elementos, que cumple una función determinada, se denomina subsistema.

Por ejemplo, el cuerpo de un animal vertebrado está compuesto por los siguientes subsistemas:

- Subsistema para la nutrición. Este subsistema incluye a los sistemas digestivo, respiratorio, circulatorio y excretor, incluyendo a todas las estructuras como el estómago y los pulmones, que intervienen en la captación de nutrientes, el procesamiento para la obtención de energía y la eliminación de desechos.

 

- Subsistema para la relación. Incluye a los sistemas nervioso y endocrino, y coordina e integra las respuestas adaptativas del organismo frente a cambios que modifican su estado de equilibrio. Incluye todo aquello que permite la recepción de estímulos, los procesos internos que se generan como consecuencia de estos y las respuestas asociadas. Forman parte de este subsistema las glándulas endocrinas y el cerebro.

 

- Subsistema para el sostén y el movimiento. Está formado por el sistema músculo esquelético, y por las estructuras que permiten el desplazamiento y el mantenimiento de una posición.

 

- Subsistema de reproducción. Formado por el sistema reproductor, incluye las estructuras que intervienen en la reproducción del ser vivo, como ovarios y testículos.

La acción coordinada de los diferentes subsistemas determina la función del sistema viviente en su conjunto y permite que los organismos se desarrollen en forma autónoma.

 

 

3.- ¿Cómo ocurren los intercambios de materia y energía en las células?

Las células son las unidades estructurales y funcionales de los organismos, y como un sistema abierto, intercambian materia y energía con el ambiente, siendo la membrana plasmática, además del límite celular, la estructura que regula el intercambio de sustancias entre el citoplasma y el líquido intersticial que rodea las células de los organismos pluricelulares. Esto se debe a las propiedades de selectividad y de direccionalidad que posee la membrana, y que consigue diferenciar la composición del citoplasma de la del líquido intersticial, generando las condiciones adecuadas para el desarrollo del metabolismo.

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El ambiente en el cual las células de un organismo pluricelular interactúan se denomina medio interno, término creado por el fisiólogo francés Claude Bernard, en el siglo XIX. En el año 1930, el fisiólogo estadounidense Walter Cannon asignó el término homeostasis al concepto desarrollado por Bernard, definiéndolo como el estado de equilibrio en que se mantiene el ambiente interno y que se debe a la incesante interacción entre todos los procesos regulares del cuerpo. Por lo tanto, la pérdida de la condición de homeostasis puede derivar en enfermedad y muerte para el organismo.

 

El medio interno es el líquido extracelular integrado por el líquido intersticial y por el líquido intravascular, es decir, por el plasma contenido en los vasos sanguíneos. El líquido extracelular se encuentra en compartimientos cuyos límites están formados por las membranas plasmáticas, por lo tanto, existe un intercambio continuo y regulado de sustancias entre el medio interno y el citoplasma celular.

 

El líquido extracelular es una solución compuesta mayormente por agua y por diversos solutos, como iones y moléculas. Contiene grandes cantidades de iones sodio, cloruro y bicarbonato, además de nutrientes para las células, como oxígeno, glucosa, ácidos grases y aminoácidos, y desechos celulares, como dióxido de carbono y urea.

Además de su composición, hay otras variables del medio interno que deben ser reguladas, como la temperatura, el volumen, la concentración de gases y el pH.

 

 

4.- ¿Cómo se mantiene la homeostasis en la célula?

La mantención de la homeostasis depende de la interacción de todas las células del cuerpo, particularmente de las funciones de intercambio y comunicación, propias de la membrana plasmática.

Para mantener el equilibrio homeostático, es necesario que las células intercambien sustancias con el medio extracelular, y esto ocurre mediante dos tipos de transporte, el transporte pasivo y el transporte activo.

a) En el transporte pasivo, la célula no consume la energía contenida en las moléculas de ATP y las moléculas se mueven a favor del gradiente de concentración o del gradiente electroquímico, es decir, de mayor a menor concentración o de mayor a menor carga eléctrica. Corresponden a transportes activos la difusión simple, la difusión facilitada por canales iónicos o proteínas transportadoras y la osmosis, que es la difusión de moléculas de agua.

 

b) El transporte activo ocurre en contra del gradiente de concentración o del gradiente eléctrico, por lo tanto requiere consumo de energía en forma de ATP. También depende de la presencia y de la actividad de las proteínas transportadoras en la membrana plasmática.

 

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Por otro lado, para mantener la homeostasis, las células del cuerpo deben comunicarse para coordinar sus acciones, y para ello, emiten y reciben señales que les permiten hacerlo. Las características de la comunicación celular dependen de varios factores, como la distancia que separa a las células, el medio por el que debe viajar el mensaje y los tipos celulares que se comunican.

Cuando las membranas celulares están muy próximas, es posible que se establezcan uniones en hendidura entre las células adyacentes. Estas se constituyen entre ciertas proteínas integrales de ambas membranas, formando un canal llamado conexón que comunica a los citoplasmas.

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Cuando las células están a distancia, se genera una interacción entre una célula que emite una señal química y una célula diana que recibe esta señal gracias a un receptor específico para esta y que responde cambiando su actividad. Los tipos generales de este tipo de comunicación son el local, la endocrina y la nerviosa.

 

a) En la comunicación local, las moléculas mensajeras son mediadores químicos locales secretados por la mayoría de las células del cuerpo y tienen un rango de acción limitado solo a las células vecinas. Por ejemplo, la histamina y las prostaglandinas.

b) En la comunicación endocrina, las sustancias químicas que actúan como mensajeros son las hormonas secretadas por células endocrinas. Viajan por la sangre hasta una o más células diana de distintas partes del cuerpo. Por ejemplo, el cortisol y la tiroxina.

c) En la comunicación nerviosa, los mensajeros químicos son neurotransmisores producidos por las neuronas y liberados en las sinapsis sobre las células diana en las que actúan. Por ejemplo, la dopamina y la serotonina.

 

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- Guía para trabajar seres vivos como sistemas


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