OpenStax-CNX module: m Sistema Digestivo. Cnx Bio Español. Based on Digestive System by OpenStax College. Abstract

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1 OpenStax-CNX module: m Sistema Digestivo Cnx Bio Español Based on Digestive System by OpenStax College This work is produced by OpenStax-CNX and licensed under the Creative Commons Attribution License 4.0 Al nal de esta sección serás capaz de: Abstract Explicar el proceso de digestión y absorción. Explicar las funciones especializadas de los órganos involucrados en el procesamiento del alimento en el organismo. Describir la forma en la cual los órganos trabajan en conjunto para digerir el alimento y absorber los nutrientes. Describir los nutrientes esenciales que se requieren para el funcionamiento celular y que no se pueden sintetizar por el organismo. Describir cómo el exceso de carbohidratos y energía se almacena en el cuerpo. Todos los organismos vivos requieren de energía para sobrevivir; mientras que las plantas pueden obtener sus nutrientes a través de sus raíces y elaborar la energía necesaria para el funcionamiento celular por medio de la fotosíntesis, los animales obtienen su energía a través del consumo de otros organismos. A nivel celular, las moléculas necesarias para el funcionamiento animal son los aminoácidos, los lípidos, los nucleótidos y los azúcares simples; sin embargo, el alimento que consumen los animales contiene también proteínas, grasas y carbohidratos complejos. Los animales deben transformar estas macromoléculas en moléculas más simples requeridas para el funcionamiento celular; la transformación a nutrientes del alimento consumido requiere de un proceso de múltiples pasos que incluye la digestión y la absorción. Durante la digestión, las partículas de alimento se descomponen en elementos más pequeños, que se absorben posteriormente por el organismo. Uno de los retos en la nutrición humana es el mantenimiento del balance entre la ingesta de alimento, almacenamiento y gasto de energía; ingerir más energía, en forma de alimento, de la que se utiliza conduce a su almacenamiento en forma de depósitos de grasa. La importancia de una dieta sana para mantener una salud adecuada se ve reejada en el incremento en los casos de obesidad y diabetes tipo 2. 1 El Sistema Digestivo Humano La digestión comienza en la boca con la ingesta de alimento; los dientes juegan un papel muy importante en la masticación o rompimiento del alimento en partículas más pequeñas, y la saliva inicia con sus enzimas el Version 1.1: May 28, :21 am

2 OpenStax-CNX module: m proceso químico de desintegración. Cuando la comida se traga y entra al esófago, tubo largo que conecta la boca al estómago, los músculos empujan el alimento hacia el estómago, por medio de movimientos peristálticos (movimientos musculares en forma de ondas). Los contenidos estomacales son extremadamente ácidos, con un ph entre 1.5 y 2.5, lo que impide el crecimiento de microorganismos, estimula la degradación del alimento y activa las enzimas digestivas. En el intestino delgado se lleva a cabo una degradación adicional del alimento por medio de la bilis, que es producida por el hígado, y de otras enzimas que producen el intestino delgado y el páncreas. Las moléculas más pequeñas se absorben al torrente sanguíneo a través de las células epiteliales que cubren el interior del intestino delgado. Finalmente, el material de desecho viaja hacia el intestino grueso, donde se absorbe agua y se producen heces compactas y más secas, que se almacenan hasta su excreción a través del ano Figure 1.

3 OpenStax-CNX module: m Figure 1: En esta ilustración se muestran los componentes del sistema digestivo humano.

4 OpenStax-CNX module: m Cavidad Oral Tanto la digestión física como química comienzan en la boca o cavidad oral, que es el punto de entrada hacia el sistema digestivo; el proceso de masticación, realizado por los dientes, produce partículas de alimento de menor tamaño. Todos los mamíferos tienen dientes y pueden masticar su alimento para iniciar el procesos de rompimiento físico de éste en partículas más pequeñas. El proceso químico de la digestión comienza durante la masticación; cuando el alimento se mezcla con la saliva, producto de las glándulas salivalesfigure 2, ésta contiene moco que humedece el alimento y amortigua su ph; también contiene otras enzimas, como la lisozima, que posee acción antibacteriana, y la amilasa, que inicia el proceso de conversión del almidón, contenido en el alimento, en el disacárido llamado maltosa. Las células de la lengua producen otra enzima llamada lipasa, cuya función es degradar las grasas. La masticación y humectación del alimento, realizado por los dientes y la saliva, lo prepara para que pueda tragarse en forma de una masa llamada bolo alimenticio; la lengua ayuda en el movimiento del bolo de la boca hacia la faringe, la cual se abre a dos pasajes: el esófago y la tráquea; el primero conduce hacia el estómago y el segundo a los pulmones. La epiglotis es una "faldilla" de tejido que cubre la abertura de la tráquea cuando se traga, y previene que el alimento entre a los pulmones. Figure 2: (a) La digestión comienza en la boca; (b) el alimento es triturado por los dientes y humedecido por la saliva que secretan las glándulas salivales. Las enzimas que se encuentran en la saliva comienzan la digestión de almidones y grasas. Con la ayuda de la lengua, el bolo se mueve al esófago para su ingestión. (crédito: modicado del trabajo de Mariana Ruiz Villareal) 1.2 Esófago El esófago es un órgano tubular que conecta la boca con el estómago; el alimento triturado y humectado pasa a través del esófago, después de su ingestión. El movimiento peristáltico del músculo liso del esófago es un reejo involuntario y ocurre en respuesta al acto de tragar, lo que empuja el alimento hacia el estómago;

5 OpenStax-CNX module: m la onda peristáltica es unidireccional y el movimiento contrario es imposible, excepto en el caso del reejo del vómito. Los esfínteres, músculos en forma de anillos, constituyen las válvulas del sistema digestivo; el esfínter gastroesofágico (o esfínter del cardias) está localizado en la región terminal del esófago, inmediatamente antes del estómago. Este esfínter se abre como respuesta a la ingestión y a la presión que ejerce el bolo alimenticio, dando paso a este último hacia el estómago. Cuando no hay ingestión el esfínter permanece cerrado, evitando que el contenido del estómago viaje hacia el esófago; el reujo o acidez estomacal son producto de los jugos gástricos que se escapan hacia el esófago. 1.3 Estómago La mayor parte de la digestión de las proteínas se lleva a cabo en el estómagofigure 4; éste es un órgano en forma de saco que secreta jugos digestivos gástricos. La digestión de las proteínas se lleva a cabo en la cámara del estómago por medio de la enzima pepsina; su ambiente extremadamente ácido mata muchos microorganismos presentes en el alimento y, en colaboración con la pepsina, rompe las proteínas presentes en éste. Los movimientos de contracción y relajación de los músculos del estómago facilitan la digestión química; el alimento parcialmente digerido, junto con la mezcla de jugos gástricos, se conoce como quimo. El movimiento del quimo desde el estómago hacia el intestino delgado es regulado por hormonas; el estómago se distiende y activa el reejo muscular que inuye sobre el esfínter pilórico. El vaciado gástrico ocurre entre las dos y seis horas después de que se ingirió el alimento, y la liberación del quimo hacia el intestino delgado ocurre lentamente y en pequeñas porciones a la vez. La pepsina y la acidez no afectan la mucosa estomacal, pues la pepsina se libera en una forma que es inactiva, además de que el estómago está cubierto por una capa de moco espeso que lo protege. 1.4 Intestino Delgado El quimo se mueve del estómago hacia el intestino delgado, órgano en el cual se termina la digestión de proteínas, grasas y carbohidratos; éste tiene forma de tubo, es muy largo (en el humano mide poco más de seis metros) y está dividido en tres partes: duodeno, yeyuno e íleon; el duodeno está separado del estómago por el esfínter pilórico. También presenta una gran cantidad de pliegues que contienen proyecciones en forma de dedos llamados vellosidades. Las células epiteliales de estas estructuras absorben los nutrientes provenientes de los alimentos digeridos y los liberan hacia el torrente sanguíneo; las vellosidades y microvellosidades, con su innidad de invaginaciones, incrementan la supercie del intestino delgado y la absorción de nutrientes. Los monosacáridos, aminoácidos, sales biliares, vitaminas y otros nutrientes se absorben por las células del revestimiento intestinal. En el intestino, el quimo se mezcla con los jugos pancreáticos y con una solución alcalina rica en bicarbonatos que neutraliza su acidez; los jugos pancreáticos contienen diferentes enzimas que rompen (degradan) almidones, disacáridos, proteínas y grasas. La bilis se produce en el hígado; contiene sales biliares que hacen accesibles los lípidos a las enzimas solubles en agua, se concentra y almacena en la vesícula biliar y entra al duodeno a través del ducto biliar. El alimento no digerido se envía hacia el colon, por movimientos peristálticos, desde el íleon; el intestino grueso comienza donde termina el íleon, en la válvula ileocecal. El papel del apéndice en los humanos tiene un pequeño papel inmunológico. 1.5 Intestino Grueso El intestino grueso procesa el material no digerido y reabsorbe el agua que éste contiene Figure 3; en los humanos es mucho más corto, en relación con el intestino delgado, pero de mayor diámetro. El intestino grueso está dividido, al igual que el intestino delgado, en tres partes: ciego, colon y recto; el ciego une al íleon con el colon, que es la "bolsa" que recibe los desechos y en la que habitan una gran cantidad de bacterias o "ora intestinal" que ayudan en el proceso digestivo. El colon se compone de cuatro regiones: colon

6 OpenStax-CNX module: m ascendente, colon transverso, colon descendente y sigmoides; sus funciones principales son extraer agua y sales minerales del alimento no digerido y almacenar los desechos. Figure 3: El intestino grueso reabsorbe el agua del alimento no digerido y almacena los desechos hasta que se eliminan. (crédito: modicado del trabajo de Mariana Ruiz Villareal) El rectofigure 3 almacena las heces hasta la defecación, que se realiza por movimientos peristálticos; el ano es una abertura al nal del tracto digestivo y el punto de salida del material de desecho. La salida de las heces está regulada por dos esfínteres: el interno, que es involuntario, y el externo, que es voluntario. 1.6 Órganos Accesorios Los órganos mencionados en los párrafos anteriores son los órganos del tracto digestivo por los cuales atraviesa el alimento. Existen también los órganos accesorios encargados de agregar secreciones y enzimas que degradan los alimentos en nutrientes; estos son: las glándulas salivales, el hígado, el páncreas y la vesícula biliar; sus secreciones están reguladas por hormonas en respuesta a la ingesta de alimento. El hígado es el órgano interno más grande en los humanos y juega un papel muy importante en la digestión de las grasas y la desintoxicación de la sangre; produce la bilis, que es un jugo digestivo requerido para la degradación de las grasas en el duodeno; también procesa las vitaminas y los ácidos grasos absorbidos y sintetiza muchas proteínas del plasma. La vesícula biliar es un órgano pequeño que ayuda al hígado en el almacenamiento de la bilis y la concentración de las sales biliares.

7 OpenStax-CNX module: m El páncreas secreta bicarbonato, que neutraliza la acidez del quimo, además de una gran cantidad de enzimas que intervienen en la digestión de proteínas y carbohidratos. : Figure 4: El estómago posee un ambiente extremadamente ácido donde se digiere la mayor parte de las proteínas. (crédito: modicación al trabajo de Mariana Ruiz Villareal) ¾Cuál de los siguientes enunciados referentes al sistema digestivo es falso? a.el quimo es una mezcla de alimento y jugos digestivos que se produce en el estómago. b.el alimento entra al intestino grueso antes de entrar al intestino delgado. c.el quimo se mezcla con la bilis, en el intestino delgado, que emulsiona las grasas. d.el esfínter pilórico separa al estómago del intestino delgado. 2 Nutrición Para que las funciones corporales se puedan llevar a cabo correctamente, la dieta humana debe estar bien balanceada, ya que por medio de ésta llegan al organismo los nutrientes, vitaminas y minerales necesarios para mantener la estructura y regulación necesaria para una buena salud y capacidad reproductiva Figure 5.

8 OpenStax-CNX module: m Figure 5: Los humanos necesitan de una dieta balanceada que incluya frutas, vegetales, granos, proteínas y lácteos. (crédito: USDA)

9 OpenStax-CNX module: m : Para aprender más acerca de los grupos alimenticios y las cantidades diarias recomendadas, visita el siguiente sitio interactivo del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos: Las moléculas orgánicas necesarias para construir el material celular y los tejidos corporales provienen del alimento; los carbohidratos digeribles se rompen o degradan, durante la digestión, en glucosa que se utiliza para proporcionar a las células del cuerpo la energía que necesitan. Los carbohidratos complejos, incluidos los polisacáridos, se pueden romper en glucosa por medio de una modicación bioquímica; sin embargo, los humanos no producen la enzima necesaria para digerir la celulosa (bra). La ora intestinal en los humanos es capaz de extraer algunos nutrientes de esta bra proveniente de las plantas conocida como bra dietética que es además una parte muy importante de la dieta. El exceso de azúcares en el organismo se convierte en glucógeno; éste se almacena en el hígado y en el tejido muscular, para su uso posterior. Los almacenes de glucógeno se utilizan para esfuerzos prolongados, como carreras de larga distancia, y proveen de energía durante la escasez de alimento. 1

10 OpenStax-CNX module: m Las grasas se almacenan debajo de la piel de los mamíferos y sirven para su aislamiento y como reserva de energía. Las grasas agregan sabor a la comida y promueven una sensación de saciedad; los alimentos ricos en grasas son una fuente signicativa de energía; los ácidos grasos se requieren en la construcción de las membranas lipídicas, en la absorción de vitaminas solubles en las grasas, y en la producción de hormonas, también solubles en grasas. Aunque el organismo animal puede sintetizar, a partir de sus precursores, muchas de las moléculas que requiere para su funcionamiento, existen algunos nutrientes que únicamente se pueden obtener a través del alimento, estos se conocen como nutrientes esenciales. Los ácidos grasos omega-3 alfa-linoléico y omega-6- linoléico son ácidos grasos esenciales que se requieren para sintetizar los fosfolípidos de las membranas. Las vitaminas son otra clase de moléculas orgánicas esenciales que se necesitan en pequeñas cantidades; muchas de éstas ayudan en la función enzimática y por esta razón se les conoce como coenzimas. Las proteínas contenidas en el alimento se degradan en aminoácidos durante la digestión; como el organismo únicamente puede sintetizar 11 de los 20 aminoácidos requeridos, nueve se consideran "aminoácidos esenciales". Los minerales son otro grupo de nutrientes inorgánicos esenciales que se deben obtener del alimento que ingerimos; estos desempeñan muchas funciones en el organismo, desde la muscular y nerviosa, hasta cofactores enzimáticos. : Obesidad Con las altas tasas de obesidad en EE. UU. y en México, existe un interés por reducirla, así como los problemas de salud asociados a ésta; entre ellos diabetes, cáncer de colon y de seno, y enfermedades cardiovasculares. ¾Cómo es que los alimentos que consumimos contribuyen a la obesidad? Los ácidos grasos son muy densos en calorías, esto quiere decir que tienen más calorías por unidad de masa que los carbohidratos o las proteínas. Un gramo de carbohidratos tiene cuatro calorías, un gramo de proteína tiene cuatro calorías, mientras que un gramo de grasa tiene nueve calorías. Los animales tienden a buscar alimentos ricos en grasa por su alto contenido energético, pero si se ingieren más alimentos ricos en energía de los que el cuerpo necesita, el exceso se almacenará como depósitos de grasa. El hígado utiliza el exceso de carbohidratos para sintetizar glucógeno; cuando los almacenes de glucógeno están llenos, la glucosa adicional se convierte en ácidos grasos que se almacenan en las células del tejido adiposo, en el cuerpo de los mamíferos estas células tienen como función principal almacenar grasa para su uso posterior. La tasa de obesidad entre los niños, tanto en EE. UU. como en México, se está incrementando rápidamente; para combatirla, la Primera Dama de los EE. UU., Michelle Obama lanzó, en el 2010, la campaña "let's move!", cuyo propósito principal es educar tanto a los padres como a las personas encargadas del cuidado infantil sobre una nutrición saludable y fomentar un estilo de vida activo en las generaciones futuras, donde los niños se involucren en actividades físicas, ya que actualmente la vida sedentaria se ha convertido en la norma. Este programa pretende involucrar a la comunidad entera, incluyendo padres, maestros y encargados del cuidado de la salud, para asegurarse de que los niños tengan acceso a alimentos saludables como frutas, verduras y granos enteros, y consuman menor número de calorías provenientes de alimentos procesados. 3 Section Summary Hay muchos órganos en el cuerpo que trabajan en sintonía para digerir y absorber los alimentos. La boca es el punto de ingestión y es el lugar donde se inicia la descomposición tanto química como física del alimento. La saliva contiene una enzima llamada amilasa, que degrada los carbohidratos. El bolo alimenticio viaja a través del esófago, por movimientos peristálticos, hacia el estómago, el cual tiene un ambiente extremadamente ácido. La pepsina es una enzima que se encuentra en el estómago y se encarga de digerir proteínas. La

11 OpenStax-CNX module: m digestión continúa en el intestino delgado, donde además se inicia la absorción. El intestino grueso reabsorbe el agua del alimento no digerido y almacena los desechos hasta su eliminación. Los principales componentes del alimento son proteínas, carbohidratos y grasas. Se requiere de algunos nutrientes esenciales, que el organismo no puede sintetizar, para que las funciones celulares se efectúen adecuadamente. Entre estos elementos se encuentran vitaminas, minerales, algunos ácidos grasos y algunos aminoácidos. La ingesta de más alimento del necesario para el cuerpo, provoca su almacenamiento en forma de glucógeno en las células del hígado, del músculo y del tejido adiposo. El exceso de tejido adiposo puede conducir a la obesidad y a otros problemas serios de salud. 4 PREGUNTAS DE CONEXIÓN ARTÍSTICA Exercise 1 (Solution on p. 13.) Figure 4 ¾Cuál de los siguientes enunciados acerca del sistema digestivo es falso? a. El quimo es una mezcla, que se produce en el estómago, de alimento y jugos digestivos. b. El alimento entra al intestino grueso antes que al intestino delgado. c. El quimo se mezcla con la bilis, que emulsiona las grasas, en el intestino delgado. d. El estómago está separado del intestino delgado por el esfínter pilórico. 5 PREGUNTAS DE REVISIÓN Exercise 2 (Solution on p. 13.) ¾Dónde se lleva a cabo la mayor parte de la digestión de las grasas? a. boca b. estómago c. intestino delgado d. intestino grueso Exercise 3 (Solution on p. 13.) La bilis del hígado se envía al. a. estómago b. hígado c. intestino delgado d. colon Exercise 4 (Solution on p. 13.) ¾Cuál de los siguientes enunciados es falso? a. El organismo puede sintetizar los nutrientes esenciales. b. Se requieren pequeñas cantidades de vitaminas para que el cuerpo funcione. c. El cuerpo puede sintetizar algunos aminoácidos, pero otros tienen que obtenerse a partir de los alimentos. d. Hay dos categorías de vitaminas, las que son solubles en agua y aquellas que son solubles en grasa.

12 OpenStax-CNX module: m PREGUNTAS DE PENSAMIENTO CRÍTICO Exercise 5 (Solution on p. 13.) ¾Cuál es el papel de los órganos accesorios en la digestión? Exercise 6 (Solution on p. 13.) ¾Cuál es el papel de los minerales en el mantenimiento de la salud? Exercise 7 (Solution on p. 13.) Discute por qué la obesidad es una epidemia creciente.

13 OpenStax-CNX module: m Solutions to Exercises in this Module to Exercise (p. 11) Figure 4 B to Exercise (p. 11) C to Exercise (p. 11) C to Exercise (p. 11) A to Exercise (p. 12) Los órganos accesorios juegan un papel importante en la producción y distribución de los jugos digestivos a los intestinos, durante la digestión y absorción. Especícamente, las glándulas salivales, hígado, páncreas y vesícula biliar. La disfunción de cualquiera de estos órganos puede llevar a estados de enfermedad. to Exercise (p. 12) Se requieren minerales tales como potasio, sodio y calcio, para el funcionamiento de muchos procesos celulares. Aunque únicamente se requieren cantidades traza de estos minerales para el funcionamiento de muchos procesos celulares, su carencia en la dieta puede ser potencialmente perjudicial para el organismo. to Exercise (p. 12) La obesidad en los EE. UU., particularmente la obesidad infantil, es un problema en aumento. Algunos de los factores que inuyen con este problema incluyen el sedentarismo y el aumento en el consumo de comida procesada y la disminución en la ingesta de frutas y verduras. Como resultado, aun los niños con problemas de obesidad pueden tener problemas de salud. Glossary Denition 1: amilasa enzima que se encuentra en la saliva, y que es secretada por el páncreas, que convierte en maltosa los carbohidratos Denition 2: ano punto de salida del material de desecho del sistema digestivo Denition 3: bilis jugo digestivo que produce el hígado y que es necesario para la digestión de los lípidos Denition 4: bolo masa de alimento que resulta de la acción de la masticación y humedecimiento por la saliva Denition 5: cavidad oral punto de entrada del alimento al sistema digestivo Denition 6: colon la porción más grande del intestino grueso que consta de colon ascendente, colon transverso y colon descendente Denition 7: esófago órgano tubular que conecta la boca con el estómago Denition 8: estómago órgano en forma de saco que contiene jugos digestivos ácidos Denition 9: glándula salival uno de tres pares de glándulas exocrinas en la boca de los mamíferos que secreta saliva (mezcla de moco acuoso y enzimas)

14 OpenStax-CNX module: m Denition 10: hígado órgano que produce bilis, para la digestión, y que procesa vitaminas y lípidos Denition 11: intestino delgado órgano en donde se terminan de digerir las proteínas, grasas y carbohidratos Denition 12: intestino grueso órgano del sistema digestivo que reabsorbe agua del material no digerido y que procesa el material de desecho Denition 13: mineral elemento o molécula mineral que juega un papel importante en diferentes funciones en el cuerpo Denition 14: nutriente esencial nutriente que el organismo no puede sintetizar y por lo tanto debe obtenerlo del alimento Denition 15: páncreas órgano localizado entre el estómago y el intestino delgado que contiene células endócrinas y exocrinas, y que secreta jugos digestivos Denition 16: pepsina enzima estomacal cuya función principal es digerir proteínas Denition 17: peristalsis movimientos ondulatorios del tejido muscular Denition 18: quimo alimento parcialmente digerido mezclado con jugos estomacales Denition 19: recto área del cuerpo donde se almacenan las heces, hasta que se eliminan Denition 20: vesícula biliar órgano que almacena y concentra bilis Denition 21: vitamina sustancia orgánica necesaria en pequeñas cantidades y que es esencial para mantener la vida