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INGESTIÓN DE ALIMENTOS Y SUS TRANSFORMACIONES

UNIDAD No. 3Continuación Clase 11Jueves 7 de agosto de 2008

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CONTENIDO DE LA UNIDAD1. 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

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1. El proceso digestivo

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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

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Nutrientes esenciales

•Proteínas

•Lípidos

•Carbohidratos

•Vitaminas

•Minerales

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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

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Fases del proceso digestivo

1. Detección

2. Ingesta

3. Digestión

4. Absorción

5. Excreción de desechos

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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

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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

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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)

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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

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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

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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

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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

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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

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Mecanismos de absorción

Mecanismo Sustancias 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

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Proceso de digestión y absorción de los lípidosSe 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

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Proceso de digestión y absorción de los lípidos

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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

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Clase No. 12continuación del proceso digestivo

Unidad No. 3Martes 12 de agosto de 2008

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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

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1. Anatomía general del tracto digestivo

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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

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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

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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

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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)

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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

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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)

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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

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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

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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

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

partículas grandes

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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

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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

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Plano general del intestino

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Epitelio intestinal

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

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La mucosa intestinal posee dobleces en forma de dedos

Estructura general de una proyección digiforme

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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Secreciones Gastrointestinales

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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

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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

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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 saleslecitina, sales inorgánicas orgánicas de ácidos

cólicosy pigmentos derivados de

biliverdina y bilirrubina

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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

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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

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•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

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Proenzimas

•Algunas de las enzimas digestivas son producidas y almacenadas como pro-enzimas

•Estas necesitan ser activadas ya sea por pH o por coenzimas

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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

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Secreciones gastrointestinalesSustancia Secretor Función

Ácido clorhídrico Células parietales u oxínicas,

Activación del pepsinógeno, ruptura de enlaces peptídicos

Pepsinógeno Células zigomáticas Proenzima proteolítica

Mucus Células 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