Con la aparición de los seres pluricelulares, solamente las células situadas en la superficie de esta masa multicelular están en contacto
con el medio ambiente. La demás células deben supeditar su suministro material y energético o su eliminación a un lento proceso
de difusión entre células vecinas impulsado por un gradiente de concentración.
La lentitud e ineficacia de tal proceso hacen necesaria la aparición de una conexión independiente que haga de intermediario entre las células y el medio exterior. Así surge el concepto de medio interno,
propuesto por el fisiólogo francés Claude Bernard en 1858.
Fundamentos de Fisiología animal
Todos los animales somos heterótrofos, por tanto, necesitamos incorporar materia orgánica ya elaborada para crear la nuestra propia y obtener la energía necesaria para los procesos vitales.
¿Es lo mismo alimentación que nutrición?
La alimentación y la nutrición son procesos íntimamente relacionados, aunque diferentes:
1. La alimentación es un proceso voluntario y consciente, consiste en la obtención de alimentos por los organismos.
2. La nutrición es un proceso involuntario e inconsciente, consiste en un conjunto de procesos de naturaleza fisicoquímica mediante los cuales un organismo transforma e incorpora a sus propias células las sustancias que se encuentran formando parte de esos alimentos.
Para que se realice la nutrición es imprescindible que los alimentos sean transformados mecánica y químicamente en sustancias químicas sencillas, los nutrientes. En estos procesos intervienen diferentes órganos y sistemas.
Aparatos implicados en la nutrición
La función de nutrición animal comprende los procesos de captura, ingestión, digestión, intercambio gaseoso, transporte, metabolismo y excreción.
y el aparato excretor que elimina los desechos procedentes del metabolismo celular.
En los animales poco evolucionados, la práctica totalidad de sus células se encuentran en contacto directo con el medio externo, del que toman los alimentos y al que expulsan los residuos.
Proceso digestivo
El proceso digestivo agrupa todas aquellas transformaciones que sufren los alimentos en el aparato digestivo para poder ser asimilados.
Etapas del proceso digestivo
1. Ingestión. Corresponde a la entrada de los alimentos en el organismo. Para este fin, la mayoría de los animales posee en la boca, o en algún lugar cercano a ella, estructuras especializadas que facilitan la captura o la ingestión de los alimentos.
2. Digestión. Transforma los alimentos en moléculas más sencillas para que puedan ser aprovechadas por las células. En la mayoría de los animales los alimentos sufren una doble transformación: mecánica y química. 3. Absorción. Las moléculas obtenidas durante la digestión atraviesan las
paredes del tubo digestivo para incorporarse a todas las células del
organismo. Dependiendo del grado de evolución del animal la distribución de estas moléculas se realizará de diferente forma.
4. Egestión. Es el proceso de eliminación de todos los residuos de los alimentos que no han podido ser diferidos y que son expulsados al exterior del organismo.
Modelos del aparato digestivo
El aparato digestivo de los animales responde a dos modelos diferentes:
Cavidad gastrovascular que ocupa el centro del animal y que está comunicada con el exterior a través de una única abertura, que hace las veces de boca y ano. Es característico de los cnidarios y los celentéreos. El hecho de tener una sola abertura hace que la digestión no sea muy eficaz, ya que el alimento parcialmente digerido, los desechos
procedentes del metabolismo celular y las presas nuevas ingeridas se mezclan en la cavidad gastrovascular.
Aparato digestivo de algunos invertebrados
Casi todos los invertebrados tienen en común un aparato digestivo formado por un tubo en el que se diferencian la boca, la faringe, el esófago, el estómago y el intestino. Además cada grupo presenta estructuras especializadas relacionadas con sus diferentes hábitos alimentarios:
Moluscos. Junto al estómago se encuentra el hepatopáncreas, glándula
voluminosa que segrega al intestino enzimas digestivas.
Equinodermos. El erizo de mar presenta en la boca cinco piezas
calcáreas, que forma la linterna de Aristóteles, utilizada para raspar los alimentos.
Artrópodos. Los insectos tienen en la boca glándulas salivales secretoras
que ejercen una acción enzimática sobre los alimentos.
Aparato digestivo de los vertebrados
Los vertebrados tienen un aparato digestivo más evolucionado y, en general, está formado por un tubo digestivo y las glándulas anejas..
El tubo digestivo presenta unas características anatómicas y fisiológicas que favorecen la digestión:
El epitelio mucoso y las paredes musculosas favorecen el tránsito de los
alimentos.
Se diferencias regiones con características propias adaptadas al tipo de
alimentación de cada animal.
Su longitud es lo suficientemente grande como para que los alimentos se
digieran y absorban eficazmente.
Presentan glándulas anejas, como las salivales, el páncreas y el hígado,
que están fuera del tubo digestivo y que segregan jugos que vierten al interior del tubo para facilitar la digestión. También presentan glándulas en las paredes del estómago y el intestino que favorecen la digestión.
Ingestión del alimento
Dependiendo de la forma en la que los animales consiguen el alimento se pueden distinguir dos métodos diferentes de ingestión: pasiva y activa.
Ingestión pasiva
Algunos animales acuáticos utilizan un sistema de ingestión pasiva en el que interviene ciertas estructuras especializadas.
Estructuras ciliadas, que generan unas ciertas turbulencias para favorecer
que el agua cargada de alimentos sea arrastrada al interior del organismo.
Filtros. Un gran número de animales acuáticos que se alimentan de
través, de los cuales hacen circular el agua reteniendo en ellos los alimentos. Se presentan en moluscos, algunos crustáceos y gusanos marinos.
Ingestión activa
Este sistema implica que el animal se mueva y posea órganos adaptados a la captura y sujeción del alimento. Algunas adaptaciones son:
Los apéndices bucales de los artrópodos son estructuras que presentan
morfologías diferentes, adaptadas al tipo de alimentación del animal.
Los tentáculos sirven para sujetar presas. Se presentan en los moluscos
cefalópodos, en los cnidarios (anémonas y medusas).
La rádula de los moluscos, es un órgano formado por numerosos y
pequeños dientes muy agudos que el animal mueve a modo de lija sobre los vegetales que come. Arrancando pequeños trozos.
Los picos de las aves, que tiene formas diferentes adaptadas a la forma
de alimentación.
Los dientes de los demás vertebrados son estructuras encargadas de
cortar y triturar el alimento. La forma, el número y el desarrollo de los mismos también depende del tipo de alimentación.
Tipos de digestión
Según el lugar donde se realice la digestión se puede clasificar en intracelular, mixta y extracelular. Evolutivamente la digestión intracelular es anterior a la mixta y la extracelular es la más evolucionada.
Digestión intracelular
Las partículas alimenticias quedan englobadas por una vesícula en el interior de la célula. Estas vesículas se asocian a lisosomas que contienen enzimas y permiten la digestión química de los alimentos.
Digestión mixta
Transcurre en dos etapas, una intracelular y otra extracelular. Es típica de los cnidarios y los platelmintos. La digestión comienza en la cavidad gastrovascular y continúa en el interior de las células de la gastrodermis, capa que recubre la cavidad gastrovascular.
Digestión extracelular
Se realiza fuera de las células, concretamente en las cavidades internas que forman el tubo digestivo. Desde un punto de vista adaptativo es una modalidad permite la ingestión de partículas alimenticias de mayor tamaño, con lo que el proceso de digestión se convierte en intermitente. Es propia de muchos invertebrados y de todos los vertebrados.
Transformación mecánica: El alimento se fragmenta en porciones más pequeñas, con ayuda de órganos especializados.
En la mayoría de los vertebrados son los dientes. En las aves es la molleja, que es una parte del estómago dotado de potentes músculos, en cuyo interior hay granos de arena que el propio animal ingiere.
Transformación química: Consiste en la hidrólisis enzimática de las
grandes moléculas para transformarlas en otras más sencillas, como monosacáridos, ácidos grasos, glicerina, aminoácidos, etc. Existen tantas enzimas diferentes como grandes moléculas hay que digerir y su acción se lleva a cabo en diferentes zonas del tubo digestivo.
Proceso digestivo en vertebrados
Con algunas diferencias el proceso digestivo es similar en todos los vertebrados.
Vamos a utilizar como modelo el aparato digestivo humano.
Digestión en la boca
La digestión se inicia en la boca donde se realizan los siguientes procesos:
Masticación. La boca de los mamíferos es una cavidad provista de dientes cuyo grado de desarrollo está adaptado al tipo de alimentación. Los carnívoros tienen muy desarrollados los caninos, que utilizan para desgarrar a sus presas. Los herbívoros no tienen caninos y tienen muy desarrollados los premolares y los molares, para triturar los vegetales. En los omnívoros todos los dientes tienen un grado de desarrollo parecido.
Insalivación. Se produce cuando la saliva, segregada por las glándulas salivales se mezcla con el alimento. La saliva es un líquido compuesto por agua, mucina y ptialina o amilasa salival, que transforma el almidón en maltosa y favorece la ingestión al lubricar el alimento. Tras la masticación
y la insalivación el alimento se transforma en una masa denominada bolo
alimenticio.
Deglución. El bolo alimenticio es empujado por la lengua hacia la faringe, pasa por el esófago y de ahí al estómago. Para evitar que el alimento pase a las vías respiratorias durante la deglución, la cavidad nasal queda cerrada de modo reflejo al elevarse el paladar carnoso; a medida que el bolo alimenticio va cayendo hacia la faringe, otro acto reflejo eleva la
tráquea y queda cerrada su parte superior por la epiglotis.
La deglución es un proceso voluntario pero el avance por el esófago es involuntario y se produce gracias a movimientos de contracción
ondulatorios llamados movimientos peristálticos, producidos por los
músculos de su pared. En este tramo (el esófago) no hay secreción de enzimas pero si de mucus, que lubrica el bolo alimenticio, facilita su transporte y evita la erosión de las paredes del esófago.
Digestión gástrica
Cuando el bolo alimenticio llega al estómago, se abre de manera refleja un
esfínter llamado cardias, que permite su entrada en el mismo y que a
continuación se cierra para evitar la regurgitación.
El cardias comunica el esófago con el estómago. El estómago es un saco muscular en el que se almacena temporalmente el alimento.
En el estómago, que puede tener una o más cavidades de paredes musculosas, se realiza la digestión gástrica, que consta de dos fases: la mecánica y la química.
La digestión mecánica está provocada por la contracción de las paredes
estomacales, mientras que la química se realiza gracias al jugo gástrico
segregado por células de la pared del estómago. Este jugo está formado por:
Ácido clorhídrico. La producción de este ácido puede haber surgido como una adaptación para detener la acción bacteriana que se puede producir por la ingestión de algunos alimentos. Además ablanda los tejidos más fibrosos de los alimentos e inicia la transformación del pepsinógeno en pepsina.
Pepsina. Enzima que hidroliza parcialmente las proteínas transformándolas en péptidos de cadena corta.
Mucina. Protege la pared del estómago de la acción del ácido clorhídrico y de la pepsina.
A través de las paredes del estómago se realiza la absorción de pequeás moléculas como las sales minerales, agua y alcohol que pasan así al torrente sanguíneo. Tras la digestión gástrica el bolo alimenticio se transforma en el quimo, que poco a poco pasa al intestino. Este paso se realiza a través de otro
esfínter, el píloro, que separa el estómago del duodeno. El píloro controla el
paso de pequeñas cantidades de quimo, de tal manera que permanece cerrado impidiendo el paso de más quimo hasta que el duodeno no haya neutralizado químicamente el quimo que contenía.
Digestión intestinal
La digestión se completa en el intestino, que es un tubo de longitud variable dependiendo del tipo de alimentación. En los herbívoros es más largo que en los carnívoros.
En general está formado por dos partes de diferente grosor:
Intestino anterior o delgado, dividido en tres regiones: duodeno, yeyuno e íleón.
En los seres humanos el intestino delgado es un tubo fino (2-3 cm de diámetro) de unos 7-8 m de longitud. Los primeros 25 cm aproximadamente forman el duodeno, la parte más larga y central es el yeyuno y el último metro es el íleon. El intestino delgado se une al grueso a unos 7 cm del comienzo de este
formándose una estructura ciega denominada apéndice vermiforme.
El revestimiento del intestino delgado tiene aspecto aterciopelado debido a la
presencia de las llamadas vellosidades intestinales, que incrementan la
superficie de absorción del agua y los nutrientes. Cada vellosidad está formada por células que presentan pliegues en la membrana plasmática, que reciben el nombre de microvellosidades y está recorrida por una red de capilares
sanguíneos y un vaso linfático en el centro, el vaso quilífero.
La digestión del quimo se completa en el intestino delgado gracias a la acción química de las secreciones vertidas por el páncreas, el hígado y las glándulas intestinales.
En el duodeno tiene lugar la mayor parte de la digestión química de los alimentos
En el duodeno desembocan los conductos que transportan el jugo pancreático y la bilis desde el páncreas y el hígado. Tras la acción de estas secreciones el
quimo se transforma en una sustancia blanquecina llamada quilo. El quilo está
formado por agua, sales minerales y nutrientes, que son absorbidos en la mucosa intestinal e incorporados al aparato circulatorio.
Función de las glándulas anejas
Hígado Páncreas Glándulas intestinales
El hígado está situado debajo del diafragma. Es el órgano más grande del cuerpo y produce la bilis que se acumula en la vesícula biliar.
La bilis tiene como función emulsionar las grasas y es vertida al intestino delgado, a la altura del duodeno, cuando las grasas que contiene el quimo estimulas la pared intestinal.
La emulsión de las grasas facilita la acción de las lipasas pancreática e intestinal.
El páncreas es una glándula alargada situada debajo del estómago de secreción mixta. Segrega hormonas y produce el jugo pancreático.
El jugo pancreático está formado por:
Amilasa que continúa con la hidrólisis del almidón
Lipasa que transforma las grasas en ácidos grasos y glicerina.
Se localizan en el intestino delgado y segregan el jugo intestinal.
El jugo intestinal contiene agua, mucus y multitud de enzimas, como maltasa, sacarasa, lactasa, que hidrolizan maltosa, sacarosa y lactosa respectivamente; peptidasas que transforman las proteínas en
Absorción intestinal
Es un proceso posterior a la digestión que consiste en el paso de lso nutrientes a través de las paredes del intestino hasta el sistema circulatorio. El paso se realiza molécula a molécula mediante difusión y transporte activo.
Para que la absorción intestinal sea más eficaz algunos animales han
desarrollado en el intestino estructuras dirigidas a aumentar la superficie de absorción mediante las vellosidades intestinales.
La mayor parte de los nutrientes digeridos se absorben en el primer metro del intestino delgado, donde las vellosidades proporcionas una inmensa superficie de absorción.
La última porción del tubo digestivo es el intestino grueso, que tiene unos 2 m de longitud y entre 6 y 7 cm de diámetro. En él se distinguen tres regiones: ciego, colon y recto.
El ciego es una región corta con forma de saco que acaba en el apéndice vermiforme. El apéndice posee tejido linfoide y está relacionado con el sistema inmunitario.
El colon asciende verticalmente formando el colon ascendente, pasa
horizontalmente por debajo y por delante del estómago, constituyendo el colon transverso y baja por el lado izquierdo formando el colon descendente.
Los últimos 20 cm del intestino grueso forman el recto que termina en un esfínter denominado ano.
El intestino delgado está separado del intestino grueso por la válvula
ileocecal.
El resto del quilo que no ha sido absorbido en el intestino delgado pasa a través de la válvula ileocecal al intestino grueso donde se absorbe agua y sodio.
En el colon las bacterias simbióticas aprovechan los últimos nutrientes que quedan y sintetizan vitamina K y algunas vitaminas del complejo B, las cuales son absorbidas y utilizadas por el organismo.
Egestión