37.- Energía en las dietas humanas

Factores a tener en cuenta en la dieta

• Nutrientes esenciales

Los nutrientes se clasifican en cinco grupos principales: proteínas, hidratos de carbono, grasas, vitaminas y minerales. Estos grupos comprenden un total aproximado de entre 45 y 50 sustancias que los científicos consideran, sobre todo por las investigaciones realizadas con animales, esenciales para mantener la salud y un crecimiento normal.

Aunque los hidratos de carbono son una fuente de energía, no se consideran esenciales, ya que para este fin se pueden transformar proteínas.

Aunque los hidratos de carbono son una fuente de energía, no se consideran esenciales, ya que para este fin se pueden transformar proteínas.

Los hidratos de carbono son el tipo de alimento más abundante en el mundo, mientras que las grasas son el combustible más concentrado y más fácil de almacenar. Si el cuerpo agota sus reservas de grasas e hidratos de carbono, puede utilizar directamente las proteínas de la dieta o descomponer su propio tejido proteico para generar combustible. El alcohol es también una fuente de energía que produce 7 calorías por gramo. Las células del cuerpo no pueden oxidar el alcohol, por lo que el hígado tiene que procesarlo para convertirlo en grasa, que luego se almacena en el mismo hígado o en el tejido adiposo.

• Funciones de los nutrientes

Las funciones de las diversas categorías de nutrientes se describen a continuación.

• Proteínas

La función primordial de la proteína es producir tejido corporal y sintetizar enzimas, algunas hormonas como la insulina, que regulan la comunicación entre órganos y células, y otras sustancias complejas, que rigen los procesos corporales.

Cuando se ingieren proteínas en exceso, lo cual es frecuente en países con dietas ricas en carne, la proteína extra se descompone en compuestos productores de energía.

• Minerales

Los minerales inorgánicos son necesarios para la reconstrucción estructural de los tejidos corporales además de que participan en procesos tales como la acción de los sistemas enzimáticos, contracción muscular, reacciones nerviosas y coagulación de la sangre.

El calcio es necesario para desarrollar los huesos y conservar su rigidez.

El fósforo, también presente en muchos alimentos y sobre todo en la leche, se combina con el calcio en los huesos y los dientes. Desempeña un papel importante en el metabolismo de energía en las células, afectando a los hidratos de carbono, lípidos y proteínas.

El magnesio, presente en la mayoría de los alimentos, es esencial para el metabolismo humano y muy importante para mantener el potencial eléctrico de las células nerviosas y musculares.

El sodio está presente en pequeñas cantidades en la mayoría de los productos naturales y abunda en las comidas preparadas y en los alimentos salados. Está también presente en el fluido extracelular, donde tiene un papel regulador.

El hierro es necesario para la formación de la hemoglobina, pigmento de los glóbulos rojos de la sangre responsables de transportar el oxígeno.

El yodo es imprescindible para la síntesis de las hormonas de la glándula tiroides.

Las vitaminas actúan sobre todo en los sistemas enzimáticos para mejorar el metabolismo de las proteínas, los hidratos de carbono y las grasas. Sin estas sustancias no podría tener lugar la descomposición y asimilación de los alimentos.

• Hidratos de carbono

Los hidratos de carbono aportan gran cantidad de energía en la mayoría de las dietas humanas.

Los hidratos de carbono se queman durante el metabolismo para producir energía, liberando dióxido de carbono y agua.

Los hidratos de carbono en los que se encuentran la mayor parte de los nutrientes son los llamados hidratos de carbono complejos, tales como cereales sin refinar, tubérculos, frutas y verduras, que también aportan proteínas, vitaminas, minerales y grasas.

• Grasas

Aunque más escasas que los hidratos de carbono, las grasas producen más del doble de energía. Por ser un combustible compacto, las grasas se almacenan muy bien para ser utilizadas después en caso de que se reduzca el aporte de hidratos de carbono.

Cantidad de nutrientes recomendada

La cantidad de nutrientes recomendada viene establecida por las autoridades competentes nacionales y algunas internacionales, para indicar las cantidades máximas de nutrientes necesarias para llevar una dieta sana y equilibrada. Estas cantidades, sin embargo, varían de persona a persona.

Las grasas

Las grasas son importantes en la dieta como fuente de energía, ya que producen 9 Kcal. por gramo. En los países desarrollados, el 40% o más del consumo total de energía suele proceder de las grasas. Es un porcentaje superior a lo que se considera recomendable para la salud, el consumo excesivo de grasas está asociado a la obesidad, enfermedades de corazón y vesícula biliar y algunos tipos de cáncer. Las líneas nutricionales, por tanto, recomiendan no ingerir más del 30% de energía a través de las grasas.

La grasa también es importante para la absorción de las vitaminas liposolubles.

El tipo de grasa en la dieta, así como la cantidad total, es importante en relación a la salud. Las grasas saturadas suelen incrementar la concentración de colesterol en la sangre, por lo que no son deseables, ya que contribuyen a desarrollar arteriosclerosis y enfermedades del corazón. La síntesis del colesterol se controla en el hígado; cuanto más se toma en la dieta, menos se sintetiza en el cuerpo.

El colesterol sólo se encuentra en las grasas más saturadas de origen animal; no existe en las de origen vegetal.

Para ayudar a las personas a reducir el consumo de grasa, se ha creado una variedad de productos bajos en grasa.

El avance de los transportes y de los métodos de conservación de alimentos, como el envasado y la refrigeración, han permitido que haya muchos más alimentos disponibles y en cualquier momento del año. En los países desarrollados se tiene hoy la oportunidad de comer casi todo lo que se quiere y cuando se quiere, aunque todavía en los países más ricos la mayor parte de la población sigue prefiriendo dietas que reflejan la tradición local.

“Las dietas bajas en grasas y ricas en productos derivados de cereales de alto contenido en fibra dietética, frutas y verduras pueden reducir el riesgo de desarrollar algunos tipos de cáncer, una enfermedad asociada a muchos factores”; “las dietas bajas en grasas saturadas y colesterol y ricas en fruta, verduras y cereales que contienen algún tipo de fibra dietética pueden reducir el riesgo de enfermedades cardiacas, asociadas a muchos factores”; “las dietas bajas en sodio pueden reducir el riesgo de hipertensión, una enfermedad asociada a muchos factores”. Son algunas de las frases a tener en cuenta para saber que comemos sano.

36.- Componentes de la dieta humana

Nutrición en el ser humano

El ser humano, así como el resto de los seres vivos heterótrofos, necesita un adecuado aporte de nutrientes para realizar la síntesis de los distintos constituyentes celulares y generar la energía necesaria para llevar a cabo todas sus funciones. Cada tipo de nutriente desempeña una función específica y todos ellos están contenidos en los alimentos, en diferentes proporciones.

En general, los nutrientes que requiere el ser humano se agrupan en macronutrientes y micronutrientes.

• Los macronutrientes se requieren en grandes cantidades y son los carbohidratos, los lípidos y las proteínas.
• Los micronutrientes, en cambio, se necesitan en cantidades muy pequeñas. Dentro de este grupo, se encuentran las vitaminas y los minerales.

Agua

Si bien el agua no siempre es considerada como un nutriente, es un compuesto indispensable para la vida y está presente en forma muy abundante en la mayoría de los alimentos. El agua forma parte del protoplasma celular, del medio extracelular, de la linfa y del plasma sanguíneo. Dentro de sus funciones se encuentran:

• Proporcionar el medio en que se realizan las reacciones celulares.
• Transportar nutrientes y productos residuales al interior de la célula y en general, en todo el organismo.
• Regular la temperatura corporal.
• Disolver diferentes sustancias.

El requerimiento diario de agua varía de acuerdo a factores como la edad - en un adulto es alrededor de 35 ml por cada kg de peso, mientras que en un niño es de 50 o 60 ml por cada kg de peso- Normalmente, se está eliminando agua de nuestro cuerpo por medio de diferentes procesos, como la excreción a través de los riñones, la egestión, la respiración pulmonar y la transpiración

Fibras

En general, se denomina fibra a las partes no digeribles de los alimentos de origen vegetal. Aunque no constituye un nutriente como tal, es importante consumirla por varias razones:

-Aumenta la movilidad de los intestinos.

-Ablanda los residuos; y retrasa la absorción de los nutrientes, lo que evita los aumentos bruscos de glucosa en la sangre.

-La fibra es fermentada por la flora intestinal, lo que libera ciertos ácidos grasos que pueden ser aprovechados por el organismo

35.- El Riñón

Los riñones son dos órganos en forma de poroto, de coloración rojo pardo, situados en la pared posterior de la cavidad abdominal, por detrás del estómago y del hígado, a ambos lados de la columna vertebral. Su masa oscila entre 120 y 200 gramos  y miden de 10 a 12 centímetros de longitud por 5 a 6 centímetros de ancho.

Cada riñón presenta un borde cóncavo, en cuyo centro hay una depresión llamada el hilio renal, lugar por el cual llegan o salen del riñón  la arteria renal, vena renal  y nervios, para desembocar en una cámara en forma de embudo llamada uréter, el que desemboca en la vejiga, ésta,  ubicada en la región pélvica, presenta una forma de globo y tiene una capacidad fisiológica de 300 cc de orina.

Internamente el riñón presenta dos zonas:

a) La corteza: Zona más externa, apreciándose como una capa granulosa, donde se distinguen unas estructuras en forma de puntos de color rojo oscuro, es decir, los  corpúsculos de  Malpighi.

b) La médula renal: Zona más interna del riñón, con estrías longitudinales que corresponden a 10 a 20 estructuras en forma de pirámides (pirámides  de  Malpighi), separadas entre sí y que confluyen hacia los cálices renales, que finalmente desembocan en la pelvis renal. 

La unidad anatómica y funcional del riñón es el NEFRÓN, se calcula que ambos riñones humanos poseen dos millones de nefrones. El nefrón se compone:

a)    Zona vascular

•        Arteriola aferente y eferente
•        Glomérulo
•        Capilares tubulares
•        Vénula
• 
  

b)   Zona Tubular

•        Cápsula de Bowman
•        Túbulo contorneado proximal
•        Asa de Henle
•        Túbulo contorneado distal

El nefrón comienza con una protuberancia esférica, el corpúsculo renal, el cual se compone a su vez del glomérulo, un ovillo de capilares conectados a una arteriola aferente (que ingresa a la cápsula) y una arteriola eferente (que sale de la cápsula) y de la cápsula de Bowman, la cual consta de una pared doble y recubre la madeja de capilares. De este modo, la arteriola aferente transporta la sangre desde la arteria renal al glomérulo y la arteriola eferente la conduce fuera del mismo, a una red de capilares que envuelve los diversos segmentos del túbulo renal. Posteriormente se transforman en capilares venosos, que fluyen a vénulas, las que a su vez, se reúnen en la vena renal.

La cápsula de Bowman continúa en un túbulo constituido por tres segmentos:

•        Túbulo contorneado proximal, que se ubica en la corteza
•       Asa de Henle, conducto en forma de “U”, de diámetro menor, el cual penetra en la médula y luego vuelve a la corteza.
•     Túbulo contorneado distal, está en la corteza y se ensancha un poco en comparación con el asa de henle.

Finalmente, el túbulo contorneado distal desemboca en un tubo recto de mayor diámetro, el que se dirige hacia la médula  y se vacía  en la pelvis renal. Este último es el tubo colector y en él desembocan los túbulos contorneados distales de varios nefrones.

El funcionamiento del nefrón se basa en tres procesos:

•        Filtración
•        Reabsorción
•        Secreción

Función renal:

La excreción de orina  cumple un rol homeostático fundamental:

• Excreción de ciertos productos finales de metabolismo celular proteico y nucleico. Ej.: Urea, ácido úrico, creatinina, etc.
• Regular y mantener la cantidad de agua en nuestro organismo, especialmente en le plasma y en el intersticio.
• Mantener constante la composición de ciertos iones inorgánicos (fundamentalmente para muchas funciones del cuerpo) como sodio, potasio, H+, magnesio, cloro, bicarbonato.
•  Mantener constante el PH del medio.
• Regular la concentración de otras moléculas no electrolíticas (los iones son electrolíticos) como glucosa y la urea.
• Excreción de diversas enzimas, coloides, pigmentos, medicamentos.
• Además los riñones poseen una función endocrina al elaborar dos hormonas: Renina (relacionada con la mantención de la presión sanguínea) y eritropoyetina ( relacionada con la producción  de glóbulos rojos)

34.- Músculos y movimiento

El sistema muscular es el conjunto de músculos que recubren a nuestro cuerpo. Éste se divide en siete grandes regiones musculares: Cabeza, Región anterior del cuello, Región posterior del tronco y del cuello, Tórax, Abdomen, Extremidades superiores y Extremidades inferiores.

Los músculos están constituidos por haces de células de forma alargada llamadas fibras musculares, las cuales son contráctiles, es decir, pueden encogerse cuando reciben un estímulo y, además, son elásticas, lo cual significa que cuando cesa el estímulo se alargan de nuevo hasta adquirir su posición original.

Existen músculos largos (en las extremidades), anchos (tórax) y cortos (cabeza).

La función  que tienen depende del tipo de fibra que contengan mayoritariamente:

1. Fibras musculares estriadas, éstas hacen que la contracción sea sumamente rápida y puede ser controlada a voluntad por la persona. Estos músculos se encuentran unidos a huesos y al contraerse hace que el conjunto se desplace, así se logra el movimiento de las extremidades.
2. Fibras musculares lisas, la contracción de éstas es lenta y  el movimiento que producen es involuntario. Estos músculos intervienen en la actividad motora del estómago, intestino, y otros órganos internos, con excepción del corazón., el cual está constituido por un tipo especial de fibras musculares que le permiten un movimiento espontáneo, rítmico e independiente de la voluntad, aunque la frecuencia de su ritmo se puede ver alterada por factores externos como la temperatura o un reacciones cerebrales.

La función del sistema muscular es permitir el movimiento del esqueleto y de los órganos internos. Existen 3 tipos de musculos:

a) Musculo estriado o esqueletico: voluntario, con celulas muy diferenciadas en forma de cilindro. Mueven los músculos más importantes, posee estrias. Estas fibras son el resultado de fusiones de celulas individuales para formar una fibra muscular multinuclear o sincicio (citoplasmas unidos).

b) Músculo cardiaco: involuntario, no forma un tejido sincicial como el anterior, sino que su celulas estan separadas por moleculas de adhesión, posee estrias. Es exclusivo del corazón.

c) Músculo Liso: involuntario, no posee estrias. Permite el movimiento de vasos sanguíneos y otros órganos. La actina y la miosina están desordenadas y no forman los haces ordenados como los otros tejidos anteriores.

En cuanto a los movimientos, se pueden resumir en el siguiente esquema:

33.- Herencia poligénica

Herencia Poligenica

La herencia poligenica se da cuando algún carácter se debe a la acción de más de un gen que pueden tener además más de dos alelos, lo cual origina numerosas combinaciones que son la causa de que exista una gradación en los fenotipos. Se debe a este tipo de herencia el color de la piel en nuestra especie, por eso existen tantas posibilidades y tanta variación del color de la piel entre blancos y negros.

La herencia poligénica se distingue por:

• -Cuantificarse midiendo más que contando
• -Dos o más pares de genes contribuyen al fenotipo
• -La expresión fenotípica abarca un gran rango

En humanos se observa en: 

• -Altura
• -Peso
• -Color de ojos
• -Inteligencia
• -Color de la piel
• -Formas de comportamiento

Ejemplo: Color de piel

En la imagen podemos ver como primer caso que hay un 100% de que los hijos entre una persona negra y una persona blanca,( y en relacion a sus gametos) sean mulatos, por lo tanto la herencia es homogenea. Sin embargo, en el segundo caso se observa la gran combinacion entre los alelos, pudiendo ser negro, mulato oscuro, mulato, mulato claro o blanco (La expresión fenotípica abarca un gran rango). En ese caso la herencia es poligenica.

32.- Cruces dihíbridos y ligamiento de genes

Se conocen muchos casos de transmisión hereditaria, en los que ciertos caracteres, tienden a transmitirse y permanecer juntos en las generaciones filiales, debido a que los genes alélicos responsables de ellos, se encuentren en los mismos cromosomas homólogos. 

Los genes que muestran ese comportamiento se le denominan genes ligados y constituyen 
un “ligamiento o linkaje”. El ligamento de genes lo demostró Mendel, con ciertos pares de alelos, que se segregan independientemente.

Ligamentos: Esto sólo ocurre cuando los genes se encuentran en pares distintos de cromosomas homólogos, pues si están en un mismo cromosoma, sus alelos no se separan independientemente. Cuando hay ligamento, los pares de caracteres que intervienen en un cruzamiento tienden a permanecer juntos en generaciones posteriores.

Entrecruzamiento: Es cuando los cromosomas intercambian sus genes; este proceso también es conocido como “crossing over”. El proceso de entrecruzamiento puede considerarse como un fenómeno biológico normal, se generalmente en casi todas las plantas y animales inferiores

Morgan demostró que la posibilidad de entrecruzamiento entre dos genes de un mismo cromosoma, es directamente proporcional a la distancia entre ellos. Desde el punto de vista evolucionista, el entrecruzamiento es otra de las formas que tiene la naturaleza para obtener variedad y mezcla de genes en la descendencia. El ligamiento entre dos genes puede ser en Cis o trans dependiendo de como estén combinados los alelos de cada uno de los genes. Por ejemplo si en el cromosoma heredado del padre hay un alelo dominante de un gen y otro dominante del otro gen el ligamiento es en FASE DE ACOPLAMIENTO, por ende en el cromosoma materno si el individuo es heterocigoto estarán los alelos recesivos de ambos genes. En cambio cuando sobre uno de lo cromosomas hay un alelo dominante de un gen y el otro gen está en forma recesiva, y al revés en el otro cromosoma los genes están ligados en FASE DE REPULSION o sea en trans. Esto se grafica en el siguiente esquema. ¿Ligamiento Total o Parcial?   A su vez podemos clasificar al ligamiento en TOTAL o PARCIAL dependiendo de que distancia los separe. Cuánto más cerca está uno de otro menor es la probabilidad de que suceda un crossing over entre ellos y por lo tanto tienden a heredarse en la misma combinación que poseía el cromosoma materno o paterno de cada individuo que está formando sus gametos. A esto se lo denomina LIGAMIENTO TOTAL. Si en cambio la distancia que los separa es suficiente para permitir entrecruzamientos entre ellos el ligamiento es PARCIAL. Si la distancia que los separa es muy grande puede haber entrecruzamiento sin que haya recombinación o nueva combinación de los alelos de los genes. Cuando hay ligamiento PARCIAL debemos considerar que en algunas células habrá crossing over y recombinación y otras donde no lo haya. Por lo tanto el porcentaje de gametos que tienen nuevas combinaciones o RECOMBINANTES siempre es más bajo que el porcentaje de gametos con la combinación original o PARENTAL.

El haber tenido una gran intuición, al suponer la existencia de lo que él llamó "factores" (hoy genes) como los verdaderos responsables de la herencia. Supuso que cada planta tenía un "par de factores" para cada carácter o rasgo. De los trabajos realizados por Mendel, se han derivado las leyes mendelianas de la herencia, las cuales se conocen como Primera Ley de Mendel o Ley de Segregación de los Caracteres y la Segunda Ley de Mendel o de la Distribución Independiente.

La Primera Ley de Mendel o Ley de Segregación de los caracteres
Esta ley afirma la existencia de un par de factores individuales (genes) que controlan cada rasgo y que deben segregarse (separarse) durante la formación de los gametos, para después reunirse al azar en el momento de la fecundación. Por otra parte, cuando ambos factores están presentes, uno de ellos se expresa y enmascara al otro.

Segunda ley de Mendel y dominancia incompleta o codominancia

Ley de Mendel o de Distribución Independiente: Cuando los individuos que se cruzan difieren  en dos caracteres, los híbridos de F1 se denominan dihíbridos. En este caso Mendel llegó a la conclusión de que cada carácter se hereda independientemente del otro. Esta segunda Ley se puede denominar así: "Cuando se cruzan dos individuos que difieren en dos caracteres, cada carácter se distribuye durante la meiosis, independientemente de los otros factores".

Mendel llegó a esta conclusión después de cruzar plantas que difieren en dos caracteres: plantas de guisantes con semillas amarillas y lisas con plantas de semillas verdes y rugosas; todos los individuos de la F1, exhibían el mismo fenotipo, es decir, semillas amarillas y lisas. Si autofecundamos una de estas plantas, la F2, exhibirá distintos fenotipos y genotipos.

 Actualmente se sabe que el fenotipo puede ser intermedio entre los dos pares, produciéndose los que se llama "Dominancia incompleta", es decir, la mezcla de las características determinadas por los alelos, también se le llama herencia mezclada.

La dominancia incompleta hace referencia al tipo de herencia en el cual ninguno de los dos alelos o genes involucrados eclipsa totalmente al otro, razón por la cual los individuos heterocigotos presentan un fenotipo intermedio entre los dos homocigotos

Cruzamiento dihíbrido

El análisis de los cruzamientos monohíbridos o monofactoriales es simple y no requiere de un método especial. Sin embargo, el análisis de los cruzamientos dihíbridos resulta más fácil cuando se emplea el cuadrado de Punnett. Este método consiste en combinar en una tabla de doble entrada los gametos producidos por el genotipo materno y el paterno.

Ejemplo. En arveja, la variante planta alta (E) es dominante sobre planta enana (e), y los cotiledones amarillos (I) son dominantes sobre los verdes (i). Si una planta homocigoto alta de cotiledones amarillos es cruzada con una planta enana de cotiledones verdes. ¿Qué proporciones genotípicas y fenotípicas se pueden esperar en la F1 y en la F2?

Asumamos que la planta alta de cotiledones amarillos se emplea como madre. Por convención, el progenitor femenino se escribe primero.

Padres:     Genotipos     EEII    x     eeii

La planta madre puede producir sólo un tipo de gameto: EI. La planta polinizarte también puede producir sólo un tipo de gameto: ei Por lo tanto, en el cigoto que dará lugar a la planta F1 se reunirán estos cuatro alelos:

F1:     Genotipo - EeIi                  

                      

  Fenotipo - Planta alta, cotiledones amarillos

 Si los dos genes son independientes, es decir, residen en cromosomas distintos, las plantas F1 de genotipo EeIi pueden producir cuatro tipos de gametos: EI, Ei, eI, ei. Entonces, de acuerdo al cuadrado de Punnett, la F2 es:

Con esto se verifica que en un cruzamiento dihíbrido donde los dos loci son independientes, la proporción fenotípica esperada en la F2 es 9:3:3:1.

Resultados de Mendel. Cruzamiento dihíbrido en arveja: textura de semilla (lisa o rugosa) y color de cotiledones (amarillos o verdes).

31.- Reproducción de las plantas Angiospermas

• Las Angiospermas o, plantas con flores, cuyas semillas están encerradas en un fruto, fueron el último grupo de plantas en evolucionar. Todos los seres vivos se reproducen, es decir forman en algún momento otro ser vivo igual a ellos. El círculo imaginario que traza un organismo desde las estructuras reproductivas con las que se inicia hasta el momento en que forma sus propias estructuras, similares a las primeras, se denomina ciclo de vida. 
• Cuando las semillas germinan se forma una planta que representa la generación esporofítica, autótrofa. Esta planta formará flores con estructuras reproductivas masculinas (sacos polínicos en los estambres) y femeninas (óvulos en el gineceo).  
• Dentro de estas estructuras ocurre la meiosis, que forma gametos haploides producto de los procesos de micro- y macro-esporogénesis, dando así inicio a la generación gametofítica.  Estos gametos haploides a través de los procesos de micro- y macro- gametogénesis darán origen a los gametófitos maduros. El gametofito masculino está representado por los granos de polen y el gametofito femenino por el saco embrionario. Estas generaciones son parásitas del esporofíto ya que viven dentro de los estambres y el ovario, y a expensas de las reservas de estas estructuras. 
• Con la dehiscencia de la  antera se libera los granos  de polen, los cuales al alcanzar el estigma germinan sobre él, este proceso recibe el nombre de polinización.  
• La fecundación en las angiospermas es doble: de los dos gametos masculinos del grano de polen, uno fecunda el gameto femenino u ovocélula, formando el cigoto, y el otro gameto se une a los núcleos polares, formando el endosperma. 
• De esta forma se inicia una nueva generación esporofítica, diploide.