Intercambio de materiales: células, tejidos y órganos especializados

¿Por qué los seres vivos intercambian materiales?

Respire profundamente. Ahora contenga la respiración durante unos segundos. Comenzamos a sentirnos incómodos rápidamente cuando no inhalamos y exhalamos de forma rutinaria. ¿Por qué es esto? Inhalamos para llevar oxígeno a nuestros tejidos para generar energía y exhalamos para deshacernos del dióxido de carbono, un producto de desecho que es tóxico para nuestro cuerpo. Cuando aguantas la respiración empiezas a sentirte incómodo porque tu cuerpo debe continuar este intercambio para mantenerse vivo. Inhalar y exhalar es un ejemplo de cómo los seres vivos intercambian materiales con el medio ambiente. Todos los seres vivos son dinámicos y deben absorber materiales del medio ambiente que necesitamos para mantenernos vivos y deshacernos de los materiales que son tóxicos para nosotros. Hoy, veremos algunas características generales de los tejidos que intercambian materiales entre el organismo y el medio ambiente y luego algunos ejemplos específicos tanto en plantas como en animales.

1. Gran superficie

Los materiales que se intercambian en el cuerpo deben moverse de un lado a otro de una superficie. Imagínese una multitud de personas esperando para entrar en un concierto. ¿Cuánto tiempo les tomaría entrar si solo hubiera una línea de fila a través de una puerta? Ahora, imagine la misma situación, pero con grandes puertas de garaje como entrada. Más gente podría entrar mucho más rápido. El cuerpo quiere mover materiales de la manera más rápida y eficiente posible, por lo que muchos tejidos y órganos que intercambian materiales tienen una gran proporción de área de superficie a volumen, lo que significa que el revestimiento del área es mucho más grande que el espacio que contiene. Esto significa que se pueden intercambiar más materiales, lo que hace que el tejido sea más eficiente para hacer su trabajo.

Ejemplo: intestino delgado

El intestino delgado absorbe nutrientes en el sistema digestivo de los animales. Su revestimiento está doblado sobre sí mismo en pequeñas estructuras llamadas microvellosidades . Estas proyecciones aumentan la superficie del intestino delgado hasta 120 veces más de lo que sería si el revestimiento fuera liso. Esto permite una absorción eficiente de nutrientes.

Las microvellosidades aumentan la superficie del intestino.

Ejemplo: pelos de raíz

Las plantas también necesitan nutrientes, al igual que nosotros. Aunque producen su propio azúcar, todavía necesitan minerales del suelo que se absorben a través de las raíces. Las raíces tienen estructuras especializadas llamadas pelos radiculares que tienen protuberancias largas de su pared celular para aumentar el área de superficie. Esto aumenta la absorción de agua y minerales del suelo.

2. Membrana fina

El intercambio de muchos materiales en el cuerpo ocurre a través de la difusión, donde los materiales se mueven de una concentración más alta a una concentración más baja. Debe haber una barrera delgada entre el lugar donde comienza el material y el lugar donde debe terminar para que el proceso sea eficiente. Muchos tejidos que intercambian materiales tienen revestimientos que tienen solo una capa celular de espesor.

Ejemplo: hojas

¿Alguna vez has recogido un montón de hojas? Son ligeros y delgados por una razón. Las hojas son los órganos que intercambian gases con el medio ambiente por las plantas, similar al trabajo que hacen nuestros pulmones. Para hacer eso, deben ser delgados, proporcionando un camino fácil para que los gases lleguen a los tejidos que necesitan para reparar. Los gases entran y salen de las hojas a través de poros llamados estomas. Los estomas abren la atmósfera al área esponjosa interna de la hoja, lo que permite el intercambio de gases.

3. Suministro de sangre eficiente

En los organismos multicelulares, los nutrientes no solo deben intercambiarse con el medio ambiente, sino también distribuirse por todo el cuerpo. Esto se logra mediante un suministro de sangre cerrado que transporta materiales por todo el cuerpo. Los tejidos que participan en el intercambio de material suelen estar muy vascularizados y tienen una conexión extensa con el suministro de sangre.

Ejemplo: branquias

Si alguna vez capturó un pez, es posible que esté familiarizado con sus escamas resbaladizas, que generalmente aparecen en un tono plateado o azul. Pero, si miras cerca de la cabeza, puedes ver branquias de color rojo brillante debajo de su exterior. Las branquias son los órganos de intercambio de gases de los peces. Están cubiertos de pequeños vasos sanguíneos llamados capilares, por lo que las branquias aparecen rojas. El agua lava las branquias en la dirección opuesta al flujo sanguíneo, lo que permite una difusión eficiente del oxígeno en la sangre. Luego, la sangre transporta oxígeno al resto de los peces.

4. Ventilación

Para el intercambio de gases, los tejidos involucrados deben estar adecuadamente ventilados o expuestos al aire para hacer su trabajo. La ventilación inadecuada deja los tejidos en contacto con el aire estancado y el intercambio de gases a través de la difusión no podrá continuar.

Ejemplo: pulmones

Los pulmones humanos son un laberinto de vías respiratorias. El aire pasa a través de la nariz y la boca hacia la tráquea, los bronquios derecho e izquierdo y luego a través de una compleja ruta de bronquiolos. Finalmente, nuestras vías respiratorias terminan sin salida en pequeños sacos llamados alvéolos que están rodeados por capilares. La inhalación trae aire rico en oxígeno a los alvéolos, que se difunde en la sangre pobre en oxígeno en los capilares. El dióxido de carbono se difunde hacia los alvéolos y lo exhalamos. Cuando inhalamos, el proceso comienza de nuevo. La ventilación continua de nuestros pulmones permite el intercambio continuo de oxígeno y dióxido de carbono.

Se requiere ventilación para el intercambio de gases en los pulmones.

Resumen de la lección

Todos los organismos necesitan intercambiar materiales con su entorno. Los tejidos que intercambian materiales tienen cuatro características comunes: 1. Gran superficie: los tejidos que intercambian materiales deben tener una gran superficie , o un área que recubre el tejido en comparación con su volumen. El intestino delgado aumenta el área de superficie a través de proyecciones de microvellosidades y las raíces de las plantas lo hacen a través de los pelos de las raíces para absorber agua y minerales del suelo. 2. Membrana delgada: Los tejidos también deben tener una membrana delgada de solo una capa celular de espesor. Las hojas de las plantas tienen una capa delgada de células con estomas que ayudan a que los gases se difundan dentro y fuera del espacio aéreo de la hoja. 3. Suministro de sangre: los tejidos deben tener acceso a un abundante suministro de sangre para llevar los materiales intercambiados al resto del cuerpo. Las branquias de los peces están llenas de capilares que recogen oxígeno del agua que se lava sobre sus branquias. 4. Ventilación: Los tejidos involucrados en el intercambio de gases deben tener acceso a aire fresco ventilado para continuar el proceso de difusión de gases, como por ejemplo, cómo los pulmones ventilan los alvéolos y capilares que los rodean.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador