RESUMEN TEMA 5: NUTRICIÓN EN ANIMALES. APARATO DIGESTIVO La nutrición heterótrofa La nutrición es el conjunto de procesos relacionados con la toma de sustancias del exterior, su transformación en energía y materia, y finalmente, su uso para el crecimiento y la renovación de los componentes estructurales. La alimentación es la toma de alimentos para obtener sus nutrientes. Estos pueden ser orgánicos: glúcidos, lípidos y proteínas; e inorgánicos: agua y sales minerales. Los nutrientes son incorporados al interior de las células. Mediante complejas reacciones químicas se obtiene la energía y la materia, imprescindibles para el mantenimiento de las funciones vitales. La nutrición animal es heterótrofa. Los animales necesitan tomar materia orgánica del medio, ya que son incapaces de elaborarla a partir de materia inorgánica. Procesos de la nutrición En los organismos unicelulares, como los protozoos, el intercambio de materia y energía es directo con el medio que los rodea. En animales pluricelulares sencillos, como poríferos y cnidarios, la nutrición no requiere de estructuras muy especializadas, ya que prácticamente todas las células que constituyen el animal tienen contacto con el medio circundante. Los animales pluricelulares complejos tienen sistemas de incorporación y transporte para que todas las células reciban los nutrientes. Los procesos relacionados con la nutrición son: Digestión: los alimentos son transformados en sustancias sencillas. Respiración: intercambio de gases con el medio, toma oxígeno y cede dióxido de carbono. Transporte: lleva oxígeno y nutrientes a todas las células. Saca los productos de desecho. Metabolismo: es el conjunto de transformaciones químicas que se producen en el interior celular para obtener energía y elaborar componentes propios. Excreción: eliminan las sustancias de desecho procedentes del metabolismo celular. En el aparato digestivo se realizan los procesos necesarios que preparan los nutrientes para su incorporación al sistema circulatorio. Estos procesos son los siguientes: Ingestión: es el proceso de incorporación del alimento al organismo. Los mecanismos de captura del alimento son muy diversos y dependen del tipo de alimentación. Algunos animales acuáticos de vida sésil no tienen órganos de captación, el alimento se incorpora de forma pasiva o por difusión. Otros animales capturan el alimento de forma activa utilizando estructuras diferenciadas. Digestión: es la degradación de los alimentos en moléculas sencillas que puedan ser absorbidas y pasar al aparato circulatorio. Puede ser de dos tipos: la mecánica es la degradación física (masticación, trituración y fragmentación del alimento) para facilitar su digestión química. La química es realizada por las enzimas digestivas, estas transforman las grandes moléculas orgánicas en otras más sencillas que pueden ser absorbidas. Se diferencian tres tipos, según la localización del proceso: intracelular, extracelular o mixta. Absorción: los productos de la digestión pasan al medio interno y al aparato circulatorio. Egestión: elimina los productos no asimilados tras la digestión. El aparato digestivo en invertebrados La evolución de los aparatos digestivos de los invertebrados les ha llevado a formas 1
estructurales más complejas y especializadas. Han evolucionado de una digestión intracelular a una extracelular, pasando por mecanismos intermedios de digestión mixta. Aparecen nuevas estructuras con función trituradora. Se han formado dos aberturas en el tubo digestivo: la boca y el ano. También se ha regionalizado el tubo digestivo apareciendo órganos especializados, como son las glándulas digestivas que elaboran jugos con enzimas hidrolíticas. Diferentes aparatos digestivos de invertebrados El digestivo más sencillo es el de los poríferos y cnidarios. En realidad no se puede hablar de un aparato digestivo propiamente dicho, sino de sistemas de captación de alimento e incorporación directa. Los poríferos hacen circular el agua con partículas desde los poros inhalantes hacia la cavidad del atrio, las células captan las partículas por fagocitosis y el agua sale por el ósculo. Los cnidarios tienen la cavidad gastrovascular con una única abertura, que hace de boca y de ano. Poseen tentáculos con células urticantes que ayudan a la captura de presas. Los moluscos presentan un tubo digestivo con glándulas anejas. Algunos grupos poseen una rádula como órgano raspador, el estómago es voluminoso y conectado al hepatopáncreas. Los artrópodos insectos tienen un aparato digestivo muy especializado y completo. Presentan apéndices bucales específicos y adaptados para cada tipo de alimentación. Los artrópodos crustáceos tienen un estómago con dos partes: el saco cardíaco (masticadora) y el saco pilórico, que comunica con el hepatopáncreas. Los equinodermos generalmente sitúan la boca en posición ventral, en cambio el ano en posición dorsal. Los erizos poseen un aparato masticador llamado linterna de Aristóteles. El aparato digestivo en vertebrados. El tubo digestivo El aparato digestivo es más complejo y está más especializado. El tubo digestivo se extiende desde la boca hasta el ano, las glándulas digestivas facilitan la digestión química y los esfínteres controlan el paso de nutrientes de una región a otra. El tubo digestivo está constituido por varios órganos, que son: Boca. Se pueden encontrar diferentes elementos según el grupo: el pico de las aves, la dentadura con función masticadora en los mamíferos, o solo para agarrar la presa en los demás vertebrados, las glándulas salivales están en todos los grupos de vertebrados menos en los peces, y la lengua que los anfibios usan para capturar el alimento. En muchos mamíferos limita al exterior por los labios, que se especializan en la succión. Faringe. Se encuentra en la parte posterior de la boca y está rodeada de músculos para empujar la comida. La faringe es un órgano común de los aparatos digestivo y respiratorio. Esófago. Es un tubo musculoso que se encarga de conducir el alimento desde la faringe hasta el estómago, facilita el tránsito del alimento con movimientos peristálticos de sus paredes. A través del cardias se comunica con el estómago. Las aves almacenan el alimento en el buche. Estómago. Es una dilatación del tubo digestivo en la que el alimento se almacena un cierto tiempo. En sus paredes se encuentran las glándulas gástricas encargadas de segregar jugos gástricos, responsables de la digestión química en el estómago. Los mamíferos rumiantes 2
poseen cuatro cavidades. En la especie humana el estómago tiene una sola cavidad en forma de saco, con una capacidad de 1,3 litros. Posee una primera porción cercana al cardias llamada fundus, una zona central denominada cuerpo y una región pilórica anterior al intestino delgado. Intestino delgado. Es un tubo plegado de unos dos centímetros de anchura y siete metros de longitud. En mamíferos hay tres regiones: duodeno, yeyuno e ileon. En la primera porción se realiza una digestión química de los alimentos gracias a la bilis del hígado y al jugo pancreático del páncreas. La mucosa interior posee millones de prolongaciones, llamadas vellosidades intestinales. Estas incrementan la superficie de la pared y favorecen la absorción de los nutrientes que se realiza en el intestino delgado. Intestino grueso. Es un tubo con un diámetro mayor que el intestino delgado. En los humanos comienza con la válvula ileocecal. Lo constituyen tres tramos: ciego, colon y recto. Sus paredes también presentan pliegues para aumentar la superficie de absorción. Ano. Es el orificio final por donde se produce la egestión o eliminación de los productos no asimilados. Tiene unos esfínteres que regulan la salida de las heces fecales. Los anfibios, los reptiles y las aves tienen una cloaca en la que terminan los conductos del aparato excretor y del aparato reproductor. Las glándulas digestivas Las glándulas digestivas están especializadas en la secreción de enzimas digestivas y otras sustancias que favorecen el proceso de digestión. Glándulas salivales. Están situadas alrededor de la boca. La saliva está formada principalmente por agua, mucina, amilasa, e incluye lisozima como sustancia bactericida. Glándulas gástricas. Se encuentran dispersas en la mucosa de las paredes del estómago. Estas glándulas tubulares producen ácido clorhídrico, mucina y sintetizan la enzima pepsina. Glándulas intestinales. Se localizan en la capa mucosa de las paredes del intestino. Existen dos tipos: glándulas de Brünner (mucina) y glándulas de Lieberkühn (enzimas digestivas). Hígado. Situado debajo del diafragma. Los hepatocitos producen y segregan la bilis, almacenan el glucógeno, hierro y vitaminas, transforman los aminoácidos excedentes en ácidos grasos y urea, y además destoxifican algunos alcoholes y fármacos. Páncreas. Se encuentra situado detrás del estómago. Es una glándula mixta, con función exocrina (jugo pancreático) y endocrina (insulina y glucagón). La digestión en vertebrados Existen pequeñas diferencias en la digestión de vertebrados. En el caso de los mamíferos se realiza en la boca, el estómago y el intestino. En la boca se producen dos procesos: digestión mecánica con la dentadura, implica la masticación y la trituración del alimento, y digestión química, en la que la amilasa salival rompe los enlaces glucosídicos del almidón, produciendo el disacárido maltosa. El bolo alimenticio es empujado por la lengua hacia la faringe para facilitar su deglución, se va moviendo gracias a los movimientos peristálticos de las paredes de todo el tubo digestivo. 3
El bolo alimenticio entra al estómago y pasa a denominarse quimo. En el estómago actúan los jugos gástricos, formados por una mezcla acuosa de pepsina, que actúa a un ph muy ácido (1,5-2), el ácido clorhídrico proporciona el medio ácido que necesita la enzima para actuar. El quimo pasa al duodeno y completa la digestión gracias al jugo intestinal y a las secreciones del hígado y el páncreas. La papilla que se forma se llama quilo. La bilis emulsiona las grasas, lo que facilita la acción de las lipasas. El resto de enzimas son: Amilasa pancreática. Digiere el almidón, dando moléculas de maltosa. Disacaridasas. Actúan sobre la maltosa, la lactosa y la sacarosa, produciendo monosacáridos, principalmente glucosa. Lipasas. Rompen los triglicéridos, dando glicerina y ácidos grasos. Tripsina y quimotripsina. Rompen enlaces peptídicos, dando péptidos. Peptidasas. Actúan sobre los péptidos produciendo aminoácidos libres. Nucleasas. Actúan sobre los ácidos nucleicos separándolos en ácido fosfórico, pentosas y bases nitrogenadas. Los alimentos permanecen en el intestino delgado unas ocho horas. Posteriormente pasan al intestino grueso a través de la válvula ileocecal. A la vez que se realiza la digestión en el intestino, se van absorbiendo las moléculas sencillas que se producen. Los nutrientes tienen diferentes mecanismos de absorción: difusión simple (a favor de gradiente de concentración), difusión facilitada (con ayuda de proteínas transportadoras y transporte activo(proteínas de transporte y un alto gasto energético) La absorción de moléculas es un proceso que se realiza a lo largo de todo el tubo digestivo. En la boca se absorbe el alcohol, que también se absorbe en el estómago junto a parte del agua y las sales minerales. En el intestino delgado se absorben la mayoría de los nutrientes. Los glúcidos sencillos son absorbidos rápidamente por transporte activo y difusión facilitada. Los aminoácidos y los dipéptidos son absorbidos por mecanismos de transporte activo. La vena porta lleva la sangre desde el intestino hasta el hígado para procesar estos nutrientes recién absorbidos. Los ácidos grasos, la glicerina, el colesterol y las vitaminas liposolubles (A, D, E y K) viajan por una ruta indirecta a través del sistema linfático. Estas moléculas entran en las células de la mucosa por difusión pasiva. Las vitaminas hidrosolubles (complejo de vitaminas B y C) se absorben a lo largo del intestino delgado, excepto la vitamina B12, que tiene sistemas específicos de absorción en la parte final del íleon. La absorción de agua, sodio y sales minerales es un proceso que comienza en el intestino delgado y sigue en el colon del intestino grueso. Los residuos de la digestión se hacen más consistentes, ya que pierden hasta un 70 % de agua por absorción. El intestino grueso aloja un gran número de bacterias simbióticas que producen aminoácidos y vitaminas (como la vitamina K). Esta moléculas pasan por absorción al torrente sanguíneo desde el intestino. En el trayecto final del intestino grueso, las bacterias simbiontes, como Escherichia coli, también degradan sustancias alimenticias que no habían sido digeridas antes, produciendo procesos de putrefacción, responsables del olor característico de las heces fecales. Las heces fecales son expulsadas mediante la egestión o defecación. Es un proceso involuntario que comienza cuando se relaja el esfínter anal interno al llegar las heces, pudiendo el esfínter externo de manera voluntaria retener la heces de forma temporal. La digestión de los rumiantes 4
Los rumiantes son mamíferos herbívoros que realizan un proceso digestivo diferente al resto de mamíferos. Tras realizar una primera masticación breve, tragan el alimento, que llega al estómago; después lo regurgitan a la boca para masticarlo de nuevo y volver a tragarlo para que continúe la digestión. Los rumiantes poseen estómagos complejos y de gran volumen, que en el caso del ganado vacuno puede tener una capacidad total de 120 a 200 litros. Están formados por cuatro cavidades: panza, redecilla, libro u omaso, y el cuajar o abomaso, que es la única cavidad que posee glándulas digestivas. Los incisivos y los caninos en el maxilar superior han desaparecido. La hierba, arrancada por la lengua, es cortada con los incisivos inferiores chocando contra la encía superior que se encuentra cornificada. Los molares están adaptados a la trituración del alimento. La superficie de la corona es amplia y aparece dividida por crestas de esmalte en forma de media luna. 5