Digestión extracelular e introcelular

TEMA IV DIGESTIÓN EXTRACELULAR E INTRACELULAR
SECRECIONES DEL APARATO DIGESTIVO FUNCIONES Y REGULACIÓN
PROCESOS DIGESTIVOS EN INVERTEBRADOS
DIGESTIÓN
En la digestión hay que tener en cuenta dos aspectos:
• Aspectos mecánicos
• Aspectos químicos.
En ambos, el objetivo es convertir los alimentos complejos que ingerimos en moléculas nutrientes
(monosacáridos, aminoácidos, glicerol, etc.)
• PROCESOS MECÁNICOS: Son una serie de procesos que implican un pretratamiento del alimento. Este
puede ser antes de ser introducido en el cuerpo (animales que consumen otros con exoesqueleto duro, sobre
el cual secretan enzimas para reblandecerlo antes de ingerirlo) o bien después de ser introducido en el
cuerpo (masticación, salivación, troceado...)
• PROCESOS QUÍMICOS: Los procesos químicos son aquellos en los que se emplean enzimas que catalizan
la degradación de grandes moléculas en otras más simples.
TIPOS DE DIGESTIÓN
DIGESTIÓN INTRACELULAR
Se da en protozoos, ya que es el único mecanismo que pueden realizar (son unicelulares). También se da en
las células de las cavidades de los tubos digestivos. Otros animales, como Hydra tienen una mezcla de
digestión intra y extracelular
DIGSTIÓN EPITELIAL
Se da en equinodermos. En el epitelio existen unos celomocitos que excretan enzimas que producen una
digestión del alimento y absorción de los nutrientes en la superficie epitelial.
DIGESTIÓN EXTRACELULAR
Tiene lugar en las cavidades digestivas, de modo que permite digerir grandes masas de alimento. Va asociado
a un gran desarrollo del aparato digestivo tubular y abierto en el que se secretan enzimas.
Los tubos digestivos pueden presentar una o dos aperturas. Dependiendo del animal, es más o menos
complejo. Yonge describe en los metazoos la existencia de 5 regiones en el tubo digestivo:
− Recepción del alimento: Varía de unos animales a otros. Hay dispositivos para la masticación, glándulas
secretoras de enzimas salivares, y secretoras de mucus que sirve para lubrificar el alimento
− Conducción y/o almacenamiento: Algunas especies como las sanguijuelas, almacenan aquí la sangre de una
ingesta, de modo que viven de ella durante un tiempo.
− Digestión y nutrición interna: Se secretan distintos tipos de enzimas. Primero la digestión es ácida, y luego
el medio se hace más alcalino.
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− Absorción y asimilación
− Conducción y formación de heces.
La especialización alimentaria conduce a ventajas fisiológicas.
SECRECIONES DEL APARATO DIGESTIVO
Existen Dos tipos de secreciones, asociadas a dos tipos de glándulas:
• EXOCRINAS: Son células o glándulas que vierten su secreción desde un conducto o una cavidad .Ej.
Glándulas salivares (boca)
• ENDOCRINAS: Son células o glándulas que vierten su secreción a la circulación sanguínea; no
actúan directamente sobre el órgano diana. En general, estas secreciones son hormonales.
GLÁNDULAS EXOCRINAS
Los productos de secreción fluyen a través de un conducto a una cavidad corporal:
− Boca
− Intestino
− Conducto nasal
− Aparato urinario, que continúa con el excretor
SECRECIONES DEL APARATO DIGESTIVO
Agua
Iones
Enzimas y mucus
TEJIDOS EXOCRINOS DEL APARATO DIGESTIVO
• Glándulas salivares
• Células secretoras del estómago e intestino
• Células secretoras del hígado y páncreas
Además de por exocitosis, existen otros mecanismos de liberación de la secreción:
• Apocrina: En moluscos, parte de la membrana apical se rompe y deja salir el contenido acinar.
• Merocrina: En artrópodos y anélidos, la membrana apical se alonga y deja salir el contenido de su
interior.
• Exocitosis: En mamíferos
• Holocrina: La célula se desprende y luego se lisa, liberando su contenido.
Los productos de la secreción son líquidos que contienen agua, electrolitos, productos especiales y enzimas.
MUCUS
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El mucus es segregado por las células en copa del estómago e intestino. Es denso y espeso. Previene de daños
mecánicos y/o enzimáticos. Ej. Previene del daño que causa la ingestión de un alimento punzante.
También existe otro tipo de mucus secretado por las glándulas salivares y páncreas, cuya misión es lubrificar.
PRODUCTOS ESPECIALES
Son la bilis y las sales biliares, secretadas por el hígado. No todos los animales tienen vesícula biliar.
· BILIS. Es una mezcla acuosa y débilmente básica de una concentración de colesterol, lectina, sales
inorgánicas, sales biliares y pigmentos biliares.
· SALES BILIARES. Sales inorgánicas compuestas de ácidos biliares (producidos a partir del colesterol)
conjugados con un aminoácido y combinados con Na+.
· PIGMENTOS BILIARES. Derivan de los metabolitos de la hemoglobina. Son la biliverdina y la bilirrubina.
FUNCIONES DE LA BILIS
• Neutralizar la acidez del jugo gástrico para que al intestino no pase tan ácido como en el estómago.
• Ayudar en la digestión de grasas y vitaminas liposolubles. Esto es así porque su composición ayuda a la
formación de micelas.
• Transportar sustancias de deshecho insolubles en agua que son extraídas por el hígado a la sangre:
• Pigmentos de la hemoglobina
• Colesterol y esteroles
• Derivados de los medicamentos.
ENZIMAS DIGESTIVAS
Se caracterizan por su gran especificidad de sustrato, y, puesto que son proteínas, se comportan como tal ante
variaciones de Tº, pH... Las más características son:
• PROTEASAS
· Endopeptidasas:
− Tripsina
− Quimotripsina
− Pepsina
· Exopeptidasas
• CARBOHIDRASAS
· Polisacaridasas:
− Amilasa
− Celulasas
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· Glucosidasa
• LIPASAS
· Lipasa intestinal
· Lipasa pancreática
• PROENZIMAS
· Tripsimógeno
· Quimotripsimógeno
• OTROS ENZIMAS
· Esterasa
· Nucleasas
· Nucleosidasas
PROTEASAS
Rompen enlaces peptídicos. Hay dos tipos:
• Endopeptidasas: Atacan a proteínas grandes, más concretamente, a los enlaces del interior de las
moléculas. Liberan péptidos más pequeños. Incrementan los lugares de acción de las exopeptidasas.
Algunas de ellas son:
· Tripsina. Se produce en el páncreas. Su actividad se ejerce en el intestino delgado. Rompe enlaces peptídicos
en los que el grupo carboxi es de una arginina o de una lisina.
· Quimotripsina. Se sintetiza en páncreas y actúa a nivel del intestino delgado. Rompe enlaces peptídicos en
los que el grupo carboxi es de Tyr, Phe, Trp, Leu o Met.
· Pepsina. Se sintetiza en el estómago y su actividad tiene lugar también en el estómago. Actúa a pH bajo.
Rompe enlaces peptídicos internos adyacentes a grupos latrales carboxilos.
• Exopeptidasas: Actúan sobre enlaces peptídicos situados al final de una cadena, dando lugar a
aminoácidos libres, dipéptidos y tripéptidos.
CARBOHIDRASAS
Hidrolizan enlaces glucosídicos.
• Polisacaridasas: Hidrolizan carbohidratos de cadena larga como el glucógeno, el almidón o la
celulosa.
· Amilasa. Hidrolizan almidón y glucógeno. Rompen todo excepto los enlaces terminales. Producen
disacáridos y oligosacáridos.
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En vertebrados se sintetiza en las glándulas salivares y páncreas. Esta última es la amilasa pancreática, y su
actividad se ejerce en intestino delgado.
Los invertebrados poseen amilasa salival y amilasa intestinal.
· Celulasa. Degrada celulosa (glucosa−glucosa (1!4)). Se da en microorganismos simbiontes del tubo
digestivo de animales huéspedes (vacas, termitas...)
LIPASAS
Degradan las grasas en dos etapas, ya que son insolubles en agua. Etapas:
• Emulsión: Se consigue mediante:
· Batido intestinal: Movimientos peristálticos que mezclan el alimento con las enzimas.
· Sales biliares, fosfolípidos, lecitina. La bilis tiene un efecto detergente. Forma micelas, que son anfipáticas
(parte polar y parte apolar).
• Lipasa intestinal (invertebrados) y lipasa pancreática (vertebrados): Degradan las grasas a ácidos
grasos, monoglicéridos y diglicéridos.
PROENZIMAS
Son enzimas en forma inactiva. Ejemplos:
Tripsinógeno (inactivo) Tripsina (activa)
Enteroquinasa
Las propias moléculas de tripsina activan más moléculas de tripsina. Quimotripsinógeno Quimotripsina
Quimotripsinógeno Quimotripsina
(inactivo) (activa)
OTROS ENZIMAS
Las nucleasas actuan sobre los ácidos nucleicos. Las nucleotidasas sobre los nucleótidos, y las nucleosidasas,
sobre los nucleósidos. Las esterasas hidrolizan ¿??.
SECRECIONES ENDOCRINAS EN EL APARATO DIGESTIVO
Hormonas gastrointestinales: (buscar las funciones)
• Gastrina. Segregada por el intestino delgado anterior. Los tejidos diana son las células musculares y
secrtoras estomacales.
• Colecistoquinina. Segregada en el intestino delgado, actúa en la vesícula biliar y el páncreas. Contrae
la vesícula biliar.
• Secretina. Segregada en el duodeno. El tejido diana de esta hormona es el páncras y los músculos del
estómago.
• PIV. Péptido intestinal vasoactivo. Se segrega en el duodeno.
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REGULACIÓN DE LAS SECRECIONES DIGESTIVAS
INVERTEBRADOS
• Secreciones continuas: En muchos invertebrados la secreción es continua (filtradores)
• Secreción en respuesta a la presencia de alimentos.
VERTEBRADOS
• Regulación neural: Presencia de alimento. El alimento estimula las terminaciones sensoriales. Activa
el SN autónomo. Hay un reflejo de activación de los nervios eferentes autónomos que activan o
inhiben la motilidad y la secreción exocrina.
• Regulación hormonal: Presencia de moléculas específicas del alimento. Las moléculas del alimento
estimulan las células epiteliales endocrinas. Esto produce la secreción de determinadas hormonas
gastrointestinales en la circulación.
Ambos tipos de regulación dependen también del tiempo de presencia del alimento en el tubo digestivo. Por
ejemplo, la secreción salival es controlada por un control neural involuntario. En las secreciones gástricas el
control es neural y hormonal, y en las secreciones intestinales el control es hormonal.
SECRECIÓN SALIVAL
La saliva está compuesta por agua, electrolitos (K+, HCO−3, Na+, Cl−), mucina (mucus) y amilasa o ptialina.
En ausencia de alimento hay un flujo constante y lento de saliva acuosa. En presencia de alimento la secreción
se estimula por señales nerviosas, vía nervios parasimpáticos colinérgicos a las glándulas salivares.
La amilasa hidroliza el almidón, y la mucina y el líquido acuoso acondicionan al bolo alimenticio. El control
es neural.
SECRECIÓN GÁSTRICA
El jugo gástrico está formado por:
• HCl. Segregado por las células parietales
• Pepsina. El pepsinógeno es segregado por las células principales.
• Renina
• Mucus. Segregado por las células en copa.
• Factor intrínseco (mucoproteína relacionada con la vitamina B12). Segregado por las células
pariétales.
Secreción del HCl por las células parietales:
Los iones Cl− se extraen activamente de las células parietales.
El Na+ pasa activamente de la luz de las células parietales, de manera que se crea cierto potencial negativo; el
K+ sale hacia la luz y parte del Na+ también.
El H2O pasa por ósmosis a través de las células parietales y hacia la luz intestinal.
Cuando el K+ se introduce activamente hacia el interior de la célula parietal, es necesario un intercambio
activo con iones H+.
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Los iones H+ se suman al Cl−, forman HCL que pasa a la luz gástrica.
Los H+ vienen del agua, que atraviesa por ósmosis todos los compartimentos.
FUNCIONES DEL HCL
Acidifica el medio:
• Activa algunas enzimas gástricas. Escisión de enlaces peptídicos de proteínas.
• Elimina bacterias de los alimentos.
La secreción de HCL está estimulada por control neural; depende del nervio vago.
Cuando la regulación es por control hormonal la secreción se estimula gracias a la gastrina que se produce en
el antro gástrico.
PEPSINA
Es la principal enzima gástrica; es una enzima proteolítica. Se secreta en forma de pepsimógeno por las
células principales de la mucosa gástrica, y se transforma en pepsina: escisión de parte de la molécula
PEPSIMÓGENO a pH bajo PEPSINA
El control puede ser:
• Neural: Nervio vago.
• Hormonal: Gástrica
RENINA
Endopeptidasa producida por el estómago de mamíferos jóvenes (terneros, bebés...). Produce la coagulación
de la leche, formando caseinato cálcico a partir de la proteína láctica caseína. La leche cuajada es
posteriormente digerida por las proteasas.
MUCUS
Secretado por las células en copa del epitelio del estómago. Contiene mucopolisacáridos que revisten el
epitelio, protegiéndolo de la digestión por la pepsina y el HCl.
FACTOR INTRÍNSECO
Mucoproteína implicada en la absorción de la vitamina B12.
CONTROL DE LA SECRECIÓN SALIVAL Y GÁSTRICA
· Fase cefálica:
• Vista, olor o gusto
• Reflejos condicionados
Está mediada por el cerebro y es acumulada por acción del nervio vago.
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· Fase gástrica:
Está mediada por las hormonas gastrina e histamina.
La presencia del alimento estimula directamente la secreción de HCl y pepsina.
· Fase intestinal:
Control hormonal por la gastrina, secretina, VIP y GIP (péptidos).
SECRECIÓN INTESTINAL
El jugo intestinal o succus entiricus, secretado por el intestino delgado, contiene:
• Carboxi y aminopeptidasas
• Disacaridasas: isomaltasa, maltasa, lactasa y sacarasa
• Lipasas, nucleasas
• Mucus
Existen dos tipos de secreciones:
• Un líquido viscoso, alcalino y mucoso, desprovisto de enzimas, secretado por la Glándula de
Brunmer.
• Un líquido fluído, alcalino, con enzimas, secretado por las Criptas de Lieber Kühn.
REGULACIÓN DE LA SECRECIÓN INTESTINAL
Hormonal:
• Secretina: Aumenta el jugo pancreático
• GIP: Péptido inhibidor gástrico (Glándula de Brunner)
• Gastrina: Aumenta la motilidad.
Nerviosa:
El sistema nervioso provoca la distensión de la pared intestinal y produce un reflejo secretor local.
El nervio vago estimula la secrecón.
SECRECIÓN PANCREÁTICA
El jugo pancreático es un líquido alcalino rico en bicarbonatos (NaHCO3), que contiene:
• Amilasa
• Tripsina/quimiotripsina
• Elastasa
• Carboxi y aminopeptidasas
• Lipasas y nucleasas.
Neutraliza la acidez del quimo
Tiene un efecto tampón que sirve para activar las enzimas pancreáticas.
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REGULACIÓN DE LA SECRECIÓN PANCREÁTICA
El quimo, que es ácido, activa la secreción de secretina y VIP, que estimula la secreción del jugo pancreático.
La presencia de grasas en el intestino delgado estimula la secreción de colecistoquinina (CCK) y
pancreozimina (PZ) que:
• Estimulan la secreción exocrina pancreática ! jugo pancreático..
• Estimulan la contracción del músculo liso de la vesícula biliar. Bilis ! conducto biliar ! duodeno.
Neuropéptidos segregados en el intestino:
• Somatostatina:
· Inhibe la secreción de HCl en el estómago
· Inhive la secreción pancreática
· Inhibe el flujo sanguíneo y la motilidad intestinal.
− Encefalina:
· Activa la secreción de HCl
· Activa la secreción pancreática
· Activa la motilidad intestinal.
SECRECIÓN EN EL INTESTINO GRUESO
El intestino grueso produce un líquido de carácter alcalino que contiene bicarbonato, iones (K+) y mucus. No
tiene función digestiva, ya que no tiene enzimas. Su función es el empaquetamiento de las heces.
DIGESTIÓN EN INVERTEBRADOS
En función de lo que comen los animales, podemos intuir las enzimas que poseen; si comen vegetales, pelo,
plumas, lana, bresca (cerumen) tienen que poder hidrolizar polisacáridos estructurales, proteínas estructurales,
ésteres de alcoholes y ácidos grasos de alto peso molecular.
• Polisacáridos:
• Celulosa
• Pectina
• Lignina
• Agar−agar
• Quitina
• Proteínas
• Queratina
• Ceras.
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Enzimas:
• Celulasas
• Cerasas
• Quitinasas
• Queratinasas
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