CLASE-1-Apunte.pptx - Fisiología y Nutrición Animal

Generalidades
Anatomía: ciencia que estudia la estructura de los seres vivos, es decir, la forma, topografía, la
ubicación, la disposición y la relación entre sí de los órganos que las componen.
Fisiología: ciencia biológica que estudia los procesos físico-químicos que se desarrollan en los
seres vivos, su función.
Composición química y orgánica del cuerpo animal
El cuerpo animal está constituido por diversas moléculas que poseen distinto grado de
complejidad en su estructura y que cumplen funciones fisiológicas de suma importancia para el
funcionamiento animal. Las moléculas más importantes que componen el cuerpo animal incluyen:
agua, proteínas, lípidos y carbohidratos.
AGUA
Es la molécula más abundante en el cuerpo y es el mayor solvente con un amplio espectro de
propiedades importantes. Su importancia reside en que casi la totalidad de los procesos químicos
que suceden en el organismo animal tienen lugar entre sustancias disueltas en agua.
Entre las moléculas de agua se establecen enlaces por puentes de hidrógeno debido a la
formación de dipolos electrostáticos que se originan al situarse un átomo de hidrógeno entre dos
átomos más electronegativos, de oxígeno. El oxígeno, al ser más electronegativo que el hidrógeno,
atrae más los electrones compartidos en los enlaces covalentes con el hidrógeno, cargándose
negativamente, mientras los átomos de hidrógeno se cargan positivamente, estableciéndose así
dipolos eléctricos. Los enlaces por puentes de hidrógeno son enlaces por fuerzas de van der Waals
de gran magnitud, aunque son unas 20 veces más débiles que los enlaces covalentes.
La atracción puente de hidrógeno puede ser de tal magnitud que el H se une de forma covalente
con el O de otra molécula de agua, produciendo el efecto llamado de “disociación” del agua,
implicando la formación de dos nuevas estructuras: un hidronio ó hidrogenión y un oxhidrilo. La
disociación de moléculas de agua en estos componentes ocurre en forma reversible con mucha
facilidad, aunque la relación entre forma disociada:asociada es 0,0000000018 a 1 lo cual indica
que el agua no se disocia fácilmente.
La existencia de cargas distintas en porciones diferentes de la molécula de agua la caracteriza
como molécula polar.
Poder ionizante del agua:
La capacidad del agua para reducir las fuerzas atractivas entre partículas cargadas es la base para
que sea un poderoso medio ionizante. Por ejemplo, el agua disuelve moléculas de NaCl y los
respectivos iones son a su vez rodeados de moléculas de agua (dipolos de agua), y se constituyen
en iones hidratados que tienen un tamaño característico.
En forma similar, existe una interacción entre las moléculas de agua cargadas (dipolos si están
asociadas, iones hidronio y oxhidrilo si están disociadas) con macromoléculas cargadas como las
proteínas. El agua forma capas altamente orientadas alrededor de las áreas cargadas de las
macromoléculas. Las relaciones proteína-proteína y proteína-iones se alteran como consecuencia
de la acción de esta capa de agua y entonces puede producirse la disolución de las proteínas.
El agua también disuelve ciertas sustancias orgánicas (alcoholes y azúcares) que no se disocian en
iones en solución, pero tienen carácter polar. En cambio no puede disolver compuestos que son
completamente apolares (grasas y aceites). Reacciona en cambio con compuestos que presentan
porciones apolares pero también porciones polares (sustancias anfifílicas). Por ejemplo los
fosfolípidos son sustancias que conforman las membranas celulares y tienen la particularidad de
poseer una cabeza polar y una cola apolar.
Fosfolípido
La capacidad disolvente del agua es responsable de diversas funciones tales como:
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Medio donde ocurren las reacciones del metabolismo
Sistema de transporte
Control de pH de líquidos corporales.
Calor específico, punto de fusión, punto de ebullición y tensión superficial:
Esta propiedad está en relación con los puentes de hidrógeno que se forman entre las moléculas
de agua. El agua puede absorber grandes cantidades de “calor” que utiliza para romper los
puentes de hidrógeno por lo que la temperatura se eleva muy lentamente. Esto permite que el
citoplasma acuoso sirva de protección ante los cambios de temperatura. Así se mantiene la
temperatura constante. Muchos procesos fisiológicos son extremadamente sensibles a la
temperatura y el agua sirve entonces para amortiguar fluctuaciones térmicas.
Las células se encuentran bañadas en una solución acuosa o fluido extracelular (FEC) y la mayoría
de las sustancias desde y hacia la célula deben atravesar este fluido. Las células tienen
requerimientos rigurosos para mantener la concentración de solutos en el FEC. La presión
osmótica (PO) es la consecuencia del número de partículas disueltas en una solución. Una solución
1M de glucosa tiene el mismo número de partículas que una solución 0,5M de NaCl ó 0,33 M de
MgCl2. Las tres son isoosmóticas y las tres tienen el mismo número de partículas. La osmolaridad
de los FEC es ajustada en forma muy fina controlando la salida y el ingreso de agua al FEC. Estos
mecanismos son cruciales para mantener las células rodeadas por una solución de concentración
osmótica apropiada y por consiguiente para el bienestar animal.
En conclusión las funciones más importantes del agua en el organismo son:
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Soporte o medio donde ocurren las reacciones metabólicas
Amortiguador térmico
Transporte de sustancias
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Lubricante, amortiguadora del roce entre órganos
Favorece la circulación y turgencia
Da flexibilidad y elasticidad a los tejidos
Puede intervenir como reactivo en reacciones del metabolismo, aportando hidrogeniones
o hidroxilos al medio.
PROTEINAS
Macromoléculas formadas por cadenas lineales de aminoácidos (aa). Su síntesis está regulada
genéticamente.
Compuestas por C, H, O, N y S. Presentan dos grupos ionizables: amino (NH2) y carboxilo (COOH).
Los dos grupos producen la polimerización de aa en péptidos y proteínas, mediante el enlace
peptídico, originando moléculas de mayor tamaño.
Aminoácidos: En La naturaleza existen 20 aa, los cuales se unen entre sí mediante enlaces
peptídicos para formar las proteínas. Dependiendo del pH de la solución circundante, un aa libre
puede ser neutro, con carga negativa (si el grupo carboxilo se ioniza en –COO- y H+) ó con carga
positiva (si el grupo amino ha adquirido un protón, transformándose en –NH3+). Los aa son
moléculas anfóteras, es decir, pueden comportarse como ácidos o como bases.
Enlace peptídico: unión de un grupo amino con un grupo carboxilo con la consiguiente liberación
de agua.
Estructura:
Es la manera como se organiza una proteína para adquirir cierta forma. Presentan una disposición
característica en condiciones fisiológicas, pero si se cambian estas condiciones como temperatura,
pH, etc., pierde la conformación y su función (desnaturalización).
La función depende de la conformación y ésta viene determinada por la secuencia de
aminoácidos.
Enlace peptídico:
Estructura:
Propiedades químicas:
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Solubilidad: Se mantiene siempre y cuando los enlaces fuertes y débiles estén presentes.
Si se aumenta la temperatura y el pH, se pierde la solubilidad.
Capacidad electrolítica: Se determina a través de la electroforesis, técnica analítica en la
cual si las proteínas se trasladan al polo positivo es porque su molécula tiene carga
negativa y viceversa.
Especificidad: Cada proteína tiene una función específica que está determinada por su
estructura primaria.
Amortiguador de pH (conocido como efecto tampón): Actúan como amortiguadores de pH
debido a su carácter anfótero, es decir, pueden comportarse como ácidos (aceptando
electrones) o como bases (donando electrones).
Funciones:
Desempeñan un papel fundamental en los seres vivos y son las biomoléculas más versátiles y más
diversas. Realizan una enorme cantidad de funciones diferentes, entre las que destacan:
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estructural (colágeno y queratina),
reguladora (insulina y hormona del crecimiento),
transportadora (hemoglobina),
defensiva (anticuerpos),
enzimática,
contráctil (actina y miosina)
HIDRATOS DE CARBONO
Moléculas orgánicas compuestas por C, H y O. Fórmula general: (CH2O)n. Son solubles en agua y
representan la forma biológica primaria de almacenamiento y consumo de energía.
Se absorben en el intestino sin necesidad de digestión previa, por lo que son una fuente muy
rápida de energía. Tienen enlaces químicos difíciles de romper llamados covalentes, que poseen
gran cantidad de energía, que es liberada al romperse estos enlaces.
Pueden encontrarse asociados con las proteínas (glucoproteínas) y los lípidos (glucolípidos).
A diferencia de las proteínas, las cuales se clasifican por su función, los carbohidratos se clasifican
según su composición de acuerdo a:
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la cantidad de carbonos (triosas, pentosas, hexosas)
la cantidad de unidades (azúcares simples, disacáridos, oligosacáridos, polisacáridos)
Estructura química:
Azúcares simples: monosacáridos, disacáridos u oligosacáridos de menos de 20 C.
Azúcares complejos: Polisacáridos
Funciones:
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Aportan energía: monosacáridos, disacáridos (glucosa, lactosa).
Fuente de reserva: Almidón, Glucógeno, dextranos.
Función estructural: celulosa, xilanos, etc
Se unen a proteínas y lípidos para transportar sustancias, como receptores o con función
estructural (glucolípidos de la bicapa lipídica).
LIPIDOS
Moléculas formadas por H, C y O. Representan la mayor fuente de energía para el organismo.
Existen lípidos llamados esenciales (ácido linoleico y linolénico) y no esenciales, ya que algunas
especies animales no son capaces de sintetizarlos, por lo tanto deben adquirirlos de la dieta.
Sustancias apolares → insolubles en agua. Excelentes aislantes y separadores
Saturados: No poseen dobles ligaduras entre moléculas de C.
-C-CInsaturados: presentan dobles ligaduras entre sus moléculas de C.
-C=C-
Aceites: triglicéridos de origen vegetal formados por ácidos grasos insaturados. Son líquidos a
temperatura ambiente.
Grasas: triglicéridos de origen animal formados por ácidos grasos saturados. Son sólidos a
temperatura ambiente.
Funciones:
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Energéticas: poseen 9 kcal/g
Estructural: forman parte de todas las membranas celulares, vaina de mielina de los
nervios.
Aislante: excelente separador, dado por su apolaridad.
Transporte: transportan proteínas liposolubles.
COMPARTIMENTOS DEL CUERPO ANIMAL
El agua representa aproximadamente el 60% del peso corporal. Los líquidos corporales están
distribuidos en dos grandes compartimentos: El líquido Intracelular, contenido dentro de las
células y el líquido extracelular. Hay otro pequeño compartimento de líquido que se conoce como
líquido transcelular, y que comprende a líquidos de los espacios sinovial, peritoneal, pericárdico,
intraocular y cefalorraquídeo. El líquido extracelular se divide a su vez en líquido intersticial (entre
las células y los tejidos), plasma sanguíneo (porción líquida de la sangre) y linfa (líquido similar a la
sangre pero que solo contiene glóbulos blancos).
El líquido intracelular constituye aproximadamente el 60% del agua corporal total, mientras que el
líquido extracelular ocupa el 40% restante. Del 40% de líquido extracelular unas tres cuartas partes
está compuesto por líquido intersticial, mientras que el cuarto restante corresponde a líquido
plasmático. La linfa y el líquido transcelular se consideran subcompartimentos menores que
representa el 2% y 1-3% del peso corporal respectivamente.
Sangre
La sangre contiene líquido extracelular (el que forma el plasma) y líquido intracelular (alojado en
los hematíes). Sin embargo la sangre se considera como un compartimiento de líquido separado
por lo que se encuentra alojada en su propia cámara, el aparato circulatorio. El volumen de sangre
en adultos normales es en un promedio de un 8% del peso corporal, es decir unos 5 Litros, del cual
60% es plasma y 40% hematíes en condiciones normales.
Composición de lo líquidos corporales
HOMEOSTASIS
Medio interno osmóticamente estable en un medio externo fluctuante. El universo tiende al
desorden, mientras que los organismos vivos tienden al orden. Por lo tanto necesitan de mucha
energía para mantenerse ordenados. Los organismos permanecen en constante intercambio con
el medio ambiente, de modo que los cambios producidos en el medio ambiente originan cambios
en los sistemas orgánicos que deben dar una respuesta al medio ambiente circundante. Estos
cambios generan una perturbación del medio interno el cual debe ser corregido para mantener un
estado de equilibrio (homeostasia) o constancia relativa del ambiente interno (líquido
extracelular) del cuerpo, principalmente con respecto a su composición química, presión osmótica,
concentración de protones y temperatura. Persistencia de condiciones constantes en el medio
interior del organismo que se mantiene mediante un proceso dinámico de retroalimentación y
regulación.
Características:
• El medio interno (LEC) se mantiene en condiciones constantes: las concentraciones de O2 y
CO2, nutrientes (glucosa, AAs, AG), desechos orgánicos (urea, urato...), e iones (Na+, K+,
HCO3-...), así como Temperatura, pH, Volumen y Presión deben permanecer relativamente
inalterados en los líquidos corporales
• Existe un estado estable fisiológico: equilibrio entre las demandas del organismo y la
respuesta hacia dichas demandas.
• Las fluctuaciones mínimas de la composición del medio interno son compensadas
mediante múltiples procesos homeostáticos coordinados.
Todos los órganos y sistemas trabajan para mantener la homeostasis:
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Los alveolos pulmonares captan nuevo O2 y eliminan el CO2
Los riñones mantienen constantes las concentraciones de iones y el volumen de agua y
eliminan las sustancias de desecho.
El intestino proporciona micronutrientes (hidratos de carbono, AG y AAs) desde el
alimento ingerido hacia el LEC.
Hígado, tejido adiposo, riñones o mucosa digestiva modifican o almacenan las sustancias
absorbidas.
El aparato locomotor permite al organismo desplazarse, huir.
Sistema nervioso y endocrino regulan las funciones corporales.
Sistemas de control de la homeostasis:
Los sistemas de control tienen como objetivo mantener la homeostasis a través de diversos
componentes:
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Receptor (sensor): Monitoriza cambios producidos y envía la información (impulso
aferente)
Centro de control: Determina el punto de mantenimiento de alguna función, por ejemplo,
presión arterial, temperatura, frecuencia cardíaca, etc.
Efector: Recibe el mensaje del centro de control (impulso eferente) y emite una respuesta
(efecto) para compensar el cambio inicial.
El líquido extracelular e intracelular del cuerpo se debe mantener constantes a través de los
diversos sistemas del cuerpo:
Sistema de transporte de líquidos: Sistema circulatorio.
Sistema de transporte de gases: Sistema respiratorio.
Sistema de eliminación de productos metabólicos: Sistema renal, respiratorio y tegumentario.
Sistema músculo esquelético: Movilidad contra medios adversos.
Sistema nervioso: Sistema de regulación y control. Detecta alteraciones y envía señales en forma
de impulsos nerviosos que generan cambios en forma rápida.
Sistema endocrino: Sistema de regulación y control. Detecta los cambios y envía reguladores
químicos (hormonas) a través de la sangre. Se producen cambios en forma lenta.
Ambos sistemas actúan integrados para lograr regular la homeostasis.
Sistema intrínseco o local: Cambios que ocurren únicamente dentro de un órgano específico.
Mecanismos de retroalimentación
La mayoría de los sistemas de control actúan mediante mecanismos de retroalimentación, los
cuales pueden ser negativos o positivos.
Negativos: son aquellos que generan una respuesta que invierte el estímulo original. El más
habitual: regulación de la glucemia, P arterial, concentración de gases sanguíneos, regulación
endocrina, etc.
Positivos: son aquellos que generan una respuesta que potencia el estímulo original. Son mucho
menos frecuentes que los negativos. Ejemplo, coagulación sanguínea, parto, etc.
Equilibrio ácido-base
La homeostasis tiende a mantener en equilibrio el medio interno. Uno de los parámetros que
tienen que mantenerse relativamente constante es el pH. El pH de los organismos debe
mantenerse en un rango muy pequeño de variación que depende de la especie animal. Siendo en
el hombre de 7,36 - 7,44; en el caballo 7,35 – 7,50; en la gallina 7,53 – 7,65 y en la vaca 7,20 –
7,55.
Definición: “Aquella situación de equilibrio establecido entre sustancias de carácter ácido y básico
de la sangre como consecuencia de la interacción entre los sistemas respiratorios y metabólicos”.
El equilibrio ácido-base requiere la integración de tres sistemas orgánicos, el hígado, los pulmones
y el riñón. El hígado metaboliza las proteínas produciendo H+, el pulmón elimina el CO2 y el riñón
genera nuevo bicarbonato (HCO3-). Por lo tanto disponemos de amortiguadores fisiológicos,
compensación respiratoria y compensación renal.
Amortiguadores fisiológicos (inmediato): También denominados sistemas tampón o buffer.
Representan la primera línea de defensa ante los cambios desfavorables de pH gracias a la
capacidad que tienen para captar o liberar protones de modo inmediato en respuesta a las
variaciones de pH que se produzcan. Dentro de los amortiguadores fisiológicos más utilizados por
el organismo encontramos las proteínas, el amortiguador fosfato, el amortiguador óseo y el
carbónico-bicarbonato. Este último está presente en todos los medios tanto intracelulares como
extracelulares. Es un sistema abierto. La concentración de cada uno de los elementos que lo
componen son regulables; el CO2 regulado por un sistema de intercambio de gases a nivel
pulmonar, y el bicarbonato mediante un intercambio de solutos a nivel renal.
Compensación respiratoria (pocos minutos): La respiración regula indirectamente la concentración
de ácido del organismo manteniendo la presión parcial de CO2 (PCO2) en sangre arterial. La
respuesta ventilatoria ante los cambios de pH es una respuesta rápida y está mediada por los
quimiorreceptores de los corpúsculos carotideos y aórticos del centro respiratorio bulbar.
Compensación renal (horas a días): El riñón es el principal órgano implicado en la regulación del
equilibrio ácido-base por dos motivos fundamentales:
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Es la principal vía de eliminación de la carga ácida metabólica normal y de los metabolitos
ácidos patológicos.
• Es el órgano responsable de mantener la concentración plasmática de bicarbonato en un
valor constante.
En una situación de acidosis se producirá un aumento en la excreción de ácidos y se reabsorberá
más bicarbonato, mientras que en una situación de alcalosis ocurrirá lo contrario, es decir, se
retendrá más ácido y se eliminará más bicarbonato.