1 INGESTIÓN DE ALIMENTOS Y SUS TRANSFORMACIONES UNIDAD No. 3 Continuación Clase 11 Jueves 7 de agosto de 2008 1

2 CONTENIDO DE LA UNIDAD 1.El proceso digestivo 2.Anatomía del aparato digestivo 3.Balance energético 4.Fisiología del proceso digestivo en animales acuáticos 5.Factores que inciden en la fisiología del proceso digestivo 2

3 1. El proceso digestivo 3

4 Funciones del Aparato Digestivo Ayudar a proveer de nutrientes metabólicos para el funcionamiento Regular la concentración de nutrientes y energía disponibles y almacenados Eliminación de desechos metabólicos y tóxicos (posibles causas de envenenamiento) Colabora con la osmorregulación 4

5 Nutrientes esenciales Proteínas Lípidos Carbohidratos Vitaminas Minerales 5

6 Requerimientos nutricionales Los nutrientes son las sustancias que sirven como fuentes de energía metabólica e insumos para las funciones vitales del organismo (reproducción, crecimiento, reparación de tejidos) Los requerimientos nutricionales varían de acuerdo a la especie y dentro de una especie de acuerdo a diferencias en actividad, estadío de vida, sexo y estado reproductivo 6

7 Fases del proceso digestivo 1.Detección 2.Ingesta 3.Digestión 4.Absorción 5.Excreción de desechos 7

8 1. Detección del alimento Mecanismos: ▫Vista ▫Quimiorrecepción ▫Mecanorrecepción El mecanismo de detección depende del hábitat y del hábito alimenticio del organismo Cualquier mecanismo de detección está siempre acoplado a la quimiorrecepción 8

9 Órganos de detección del alimento Dependen del mecanismo empleado por el animal No forman parte del canal alimenticio Son estructuras asociadas Conforman los órganos de los sentidos 9

10 2. Ingesta Determinada por las características físicas, químicas y organolépticas del alimento Hay ciclos de ingesta determinados por: cantidad y calidad del alimento; estado fisiológico del animal; edad; medio ambiente (especialmente temperatura => tasa metabólica) 10

11 Órgano y mecanismo de ingesta Boca Pueden haber estructuras asociadas que facilitan la ingesta como: dientes, lengua, secreción mucosa El que el alimento se ingiera dependerá de sus características organolépticas y físico-químicas 11

12 3. Digestión Para que un nutriente sea utilizable por el organismo debe estar en forma soluble y ser suficientemente pequeño Dos tipos de digestión: ▫Digestión mecánica = dientes, estructuras de molienda, apéndices alimenticios ▫Digestión química = enzimas y pH apropiado 12

13 Definición de digestión Proceso químico por medio del cual moléculas alimenticias grandes son hidrolizadas por enzimas catalíticas digestivas hasta formar moléculas simples y pequeñas que pueden ser transportadas a través de las membranas celulares de la barrera intestinal 13

14 4. Absorción Se refiere al paso de los nutrientes del tracto digestivo al sistema circulatorio (órganos) Los nutrientes deben ser pequeños y solubles Diferentes zonas del tracto digestivo absorben diferentes nutrientes La absorción es controlada y regulada fisiológicamente y de acuerdo a las características del alimento y la alimentación 14

15 Absorción Los microvilli poseen enzimas que ayudan a terminar la digestión en partículas lo suficientemente pequeñas para ser absorbidas El mecanismo específico de absorción depende de la molécula a absorber 15

16 Mecanismos de absorción MecanismoSustancias absorbidas Difusión simple AG, monoglicéridos, colesterol y sustancias liposolubles, agua, algunas azúcares, alcoholes y tras sustancias polares Difusión facilitada Monosacáridos y AA, azúcares hidofílicas lipo-insolubles (fructosa) Endocitosis Oligopéptidos, es especialmente importante en estadíos larvarios 16

17 Proceso de digestión y absorción de los lípidos 17 Se transportan del lumen intestinal a las células de absorción y hacia el espacio intersticial. Los productos hidrolizados de la digestión (monoglicéridos, AG y glicerol) forman micelas con las sales biliares. Las micelas transportan los materiales hacia el borde de cepillo donde ingresan a la célula por difusión. Dentro de la célula se re-sintetizan los triglicéridos en el REL y junto a pequeñas cantidades de fosfolípidos y colesterol se almacenan en el Complejo de Golgi como quilomicrones. Los quilomicrones salen por las porciones basolaterales de la célula por exocitosis y entran en el espacio entre células donde se comunica con el sistema circulatorio

18 Proceso de digestión y absorción de los lípidos 18

19 Transporte de nutrientes en la sangre Los nutrientes absorbidos pasan al sistema circulatorio o al sistema linfático Los quilomicrones normalmente entran al sistema circulatorio Los azúcares y aminoácidos son llevados al hígado donde bajo control de la insulina son almacenados por los hepatocitos al convertirlos en glicógeno 19

20 Clase No. 12 continuación del proceso digestivo Unidad No. 3 Martes 12 de agosto de 2008 20

21 5. Excreción de desechos Se desecha material no digerido y material no absorbido También pueden desecharse otros metabolitos como desechos nitrogenados, agua y iones minerales Algunos otros desechos/productos metabólicos como hormonas, feromonas, enzimas, tejidos muertos pueden ser excretados utilizando este mecanismo 21

22 1. Anatomía general del tracto digestivo 22

23 Generalidades La anatomía y configuración básica del tracto digestivo es común y muy conservada en los animales Las variaciones anatómicas del tracto digestivo están asociadas con: ▫Hábito alimenticio ▫Edad, etapa de desarrollo 23

24 Hábito alimenticio Se refiere al material que conforma la dieta del organismo y/o a la forma en que lo obtiene De acuerdo De a cuerdo a la forma a la de dieta: de obtener el alimento: ▫Carnívoros° Depredadores ▫Omnívoros ° Ramoneadores ▫Herbívoros ° Filtradores ▫ ° Succionadores/ chupadores 24

25 Divisiones del tracto digestivo (Randall, Burggren, y French, 2002) Parte frontal: recibe el material ingerido Intestino anterior: conduce, almacena y digiere Intestino medio: digiere y absorbe Intestino posterior: absorbe agua y minerales antes de la excreción 25

26 Estructura Parte frontal Defecación Almacenaje de desechos Absorción/asimilación, secreciones básicas Digestión química (secreciones ácidas Conducción, almacenaje y digestión Recepción Función Intestino anterior Intestino medio Intestino posterior (Randall, Burggren, y French, 2002) 26

27 Parte frontal del tracto digestivo Región craneal o anterior, prosee una abertura externa para el ingreso del alimento: la boca Consiste de órganos y estructuras para la ingesta y ayudar a tragar, incluye:  Apéndices bucales  Cavidad bucal  Faringe (garganta, solo en animales con respiración aerobia)  Estructuras asociadas tales como bigotes, antenas, dientes, glándulas salivales, lengua 27

28 Intestino anterior Se encarga de: conducción de alimento, almacenaje y digestión En la mayoría de los animales comprende: ▫Esófago ▫Estómago En algunos casos también podemos encontrar: ▫Caecas gástricas (en invertebrados, especialmente si no poseen estómago) 28

29 a. Esófago Conduce el bolo alimenticio de la parte frontal al área de digestión En algunos casos puede contribuir con la digestión mecánica En algunos peces es sitio de absorción de iones Presenta peristalsis 29

30 b. Estómago Tiene forma de saco Sirve para almacenar alimento Un estómago verdadero esta caracterizado por la producción de HCl También secreta mucus y enzimas (especialmente pepsinógeno) Contribuye con la digestión mecánica 30

31 Características de un estómago verdadero Clasificación de los organismos según el número de estómagos: ▫Agastros ▫Monogástricos ▫Poligástricos Pseudoestómago = forma de bolsa pero sin secreción ácida 31

32 El estómago también contribuye a la digestión mecánica por medio de la propulsión de partículas y limitando el paso de partículas grandes 32

33 c. Caecas gástricas Están presentes especialmente en invertebrados que no poseen estómago Poseen células enzimáticas y fagocíticas Es el sitio de digestión y absorción, el resto del canal digestivo es el sitio de regulación del balance electrolítico y la defecación 33

34 Intestino Medio En vertebrados es el principal sitio de digestión química de: proteínas, lípidos y carbohidratos Aquí se da la absorción para ser conducido por el sistema circulatorio En carnívoros es más corto y simple que en herbívoros debido a que la carne es más fácil de digerir que el material vegetal 34

35 35 Plano general del intestino

36 Epitelio intestinal Posee adaptaciones anatómicas a nivel organizacional diseñadas para aumentar la superficie de área disponible para la absorción de nutrientes. 36

37 La mucosa intestinal posee dobleces en forma de dedos Estructura general de una proyección digiforme 37

38 Vellos (estructuras digiformes) cubiertas de epitelio mucoso que consiste principalmente de células de absorción y algunas células mucosas Célula de absorción con un borde constituido por microvillis que aumentan la superficie. También se observa la asociación de la célula con las células adyacentes 38

39 Cada microvili consiste de evaginaciones de la membrana plasmática que rodean grupos de filamentos de actina Micrografía electrónica de células de absorción de un intestino humano 39

40 Intestino posterior Es el área de absorción de agua e iones Se encarga de la defecación También almacena los remanentes del alimento no digerido mientras se reabsorben el agua y los minerales para retornarlos a la sangre Las heces pasan posteriormente a la cloaca o recto y finalmente al ano donde son excretadas 40

41 Cloaca En ciclóstomos y elasmobranquios el intestino posterior termina en la cloaca Este es un sitio de reabsorción de orina y agua debido a que la uretra termina en esta zona y no en los genitales externos 41

42 Cambios en la estructura del tracto intestino y la influencia de la dieta Normalmente estos cambios tienen un costo energético y por lo tanto son reversibles El tracto digestivo es bastante dinámico y responde a cambios en la demanda de energía y calidad del alimento Cambios son en la microestructura y fisiología de la absorción/digestión 42

43 Posibles cambios Incremento en el área de absorción Mayor eficiencia en la absorción de nutrientes de acuerdo al requerimiento energético Disminución en el tiempo de tránsito gastrointestinal Proliferación de proteínas transportadoras de acuerdo al incremento en la concentración de sustratos Mayor producción enzimática 43

44 Movilidad del canal alimenticio Es la habilidad del tracto digestivo de contraerse Funciones: Propulsión del alimento y su expulsión final Tratamiento mecánico del alimento para digestión mecánica Mezcla del material ingerido con jugos gástricos 44

45 Mecanismos de movilidad Muscular Ciliar Peristalsis: ▫Ola de constricción que viaja debido a cambios en la contracción y relajación de los músculos circular y longitudinal del canal digestivo 45

46 La contracción coordinada del canal alimentario impulsa el material dentro del lumen. a) Peristalsis ocurre debido a una onda de contracción y relajación del músculo b) Segmentación se da como resultado de la peristalsis y sus movimientos de contracción y relajación lo que propicia la mezcla de los contenidos intestinales 46

47 Control de la movilidad Esta es controlada por una combinación de mecanismos intrínsicos de la zona (actividad de marcapasos) y control endocrino y neuronal Pueden haber diferentes velocidades de contracción en distintos puntos del tracto digestivo 47

48 Secreciones Gastrointestinales 48

49 Secreciones gastrointestinales Son, normalmente, sustancias acuosas con una mezcla de sustancias (iones, mucus y enzimas) Tejidos exocrinos del sistema digestivo incluyen: ▫células mucosas ▫células secretorias del epitelio estomacal e intestinal ▫células secretorias del intestino y páncreas 49

50 Función del Mucus Ayuda al tránsito gastrointestinal Permite la mezcla y licuefacción de los materiales Ayuda a evitar daños mecánicos El mucus provee una superficie resbalosa y lubrica el tubo para evitar daño mecánico y enzimático del epitelio 50

51 Otras secreciones El agua ayuda al tránsito gastrointestinal y la dilución de los materiales, se reabsorbe en la porción distal del intestino posterior Bilis Sales biliares ▫Se secreta en el hígado ° Secretadas en hígado y páncreas ▫Mezcla de colesterol, ° Compuestas de sales lecitina, sales inorgánicas orgánicas de ácidos cólicos y pigmentos derivados de biliverdina y bilirrubina 51

52 Funciones de la bilis Su pH sirve de buffer para la acidez del estómago y contribuye a la digestión terminal del material Emulsifica los lípidos y forma gotas más pequeñas y fáciles de digerir Ayudan en el transporte y dispersión de vitaminas liposolubles Ayudan al reciclaje de pigmentos y otras sustancias de desecho Se reabsorben por transporte activo 52

53 Clasificación de las enzimas digestivas Proteasas ▫Enzimas proteolíticas subdivididas en:  Endopeptidasas  Exopeptidasas Carbohidrasas ▫Polisacarasas (rompen policacáridos y cadenas largas) ▫Glucosidasas (rompen disacáridos) Algunas de estas enzimas son producidas por organismos simbiónticos en el tracto digestivo 53

54 Lipasas ▫Los lípidos sufren el siguiente proceso de digestión:  Emulsificación  Formación de micelas  Rompimiento por lipasas en monoglicéridos y diglicéridos Otras enzimas ▫Nucleasas, nucleotidasas y nucleosidasas ▫Esterasas 54

55 Proenzimas Algunas de las enzimas digestivas son producidas y almacenadas como pro-enzimas Estas necesitan ser activadas ya sea por pH o por coenzimas 55

56 Control de las secreciones gastrointestinales Entre vertebrados el principal estímulo es el alimento en un punto determinado del tracto digestivo Secreciones neuronales y hormonales En invertebrados el mecanismo es menos conocido 56

57 Secreciones gastrointestinales SustanciaSecretorFunción Ácido clorhídricoCélulas parietales u oxínicas, Activación del pepsinógeno, ruptura de enlaces peptídicos PepsinógenoCélulas zigomáticasProenzima proteolítica MucusCélulas mucosas de la pared del estómago Cubre y protege el epitelio para prevenir la auto-digestión y daño por la pepsina y el ácido clorhídrico Jugos intestinales, mucus alcalino y secreciones pancreáticas Intestino Páncreas Buffer para el quimo, Lo proveniente del páncreas contiene enzimas 57