Ambiente Externo Alimento CO2 Boca O2 Sistema Respiratorio 0.5 cm Corazon Nutrientes Sistema Digestivo En el revestimiento del intestino delgado, un órgano digestivo, se observan proyecciones con forma de dedos que amplían la superficie para la absorción de nutrientes (sección transversal, SEM). Celula Sistema Circulatorio 50 µm Cuerpo Animal Una vista microscópica del pulmón revela que es mucho más una esponja que un globo. Esta construcción proporciona una superficie húmeda expansiva para el intercambio gaseoso con el medio ambiente (SEM). 10 µm Liquid interticial Sistema Excretor Ano Material No absorbido (heces) Productos de desechos metabolicos (orina) Dentro del riñón, una masa de túbulos microscópicos intercambian productos químicos con la sangre f que fluye a través de una red de pequeños vasos llamados capilares (SEM). Nutrición Animal La necesidad de alimentar • Animales son heterótrofos, dependientes de un regular suministro de alimento. • En general, están dentro de tres categorías: – Herbivoros: comen principalmente autotrofos (plantas y algas). – Carnivoros: comen otros animales. – Omnivoros regularmente consumen animales también comen plantas o algas. • Una dieta adecuada debe satisfacer tres necesidades: – Combustible para todo trabajo celular – Materias primas orgánicas para biosíntesis – Alimentos esenciales, sustancias que el animal no puede hacer por sí mismo • Mecanismos de alimentación principales: comedores por suspensión, comedores de sustrato, comedores de fluidos, comedores de masa. Los mecanismos homeostáticos manejan el presupuesto de energía de un animal • Casi toda la generación del ATP de un animal se basa en la oxidación de moléculas ricas en energía: carbohidratos, proteínas, y grasas. Regulación de la glucosa como ejemplo del Homeostasis • Los animales almacenan el exceso de calorías como glucógeno en el hígado y los músculos y como grasa. • La glucosa es un combustible importante para las células. • Las hormonas regulan metabolismo de la glucosa • Cuando se necesitan calorías, el combustible se toma de lo almacenado y se oxida ESTÍMULO: El nivel de la glucosa de sangre se levanta después de comer. Homeostasis: 90 mg glucosa/ 100 ml sangre ESTIMULO: nivel glucosa en Sangre cae por debajo del punto de ajuste. Moleculas pequeñas Trozos de alimento Rompimiento mecanico digestión química (hidrolisis enzimática) Moleculas nutrientes entran a las células del cuerpo Material Sin digerir alimento INGESTION DIGESTION ABSORPCION ELIMINACION Las cuatro etapas principales del procesamiento del alimento son: ingestión, digestión, absorción, y eliminación. • La ingestión es el acto de comer • La digestión es el proceso de degradación o descomposición del alimento a moléculas bastante pequeñas para absorber • la absorción es la toma de moléculas pequeñas de nutrientes por las células que cubren el tracto digestivo. • La eliminación es el paso del material no digerido fuera del tracto digestivo Compartimentos Digestivos • La mayoría de los animales procesan el alimento en compartimentos especializados que favorecen la acción de enzimas. • Estos compartimentos reducen el riesgo que las enzimas no ataquen a las macromoléculas propias del organismo. El intestino delgado y el grueso tienen funciones diferentes. Digestion Intracelular • En la digestión intracelular, las partículas del alimento son incorporadas por endocitosis y digeridas dentro de las vacuolas alimenticias Digestion Extracelular • La digestión extracelular es la ruptura de las partículas del alimento fuera de las células. Ocurre en los compartimientos que son continuos con el exterior del cuerpo del animal La comida es ingerida, pasa a faringe (deglucion) esofago, y es transportada hasta el estómago. Mouth Tentacles Los animales con planes simples del cuerpo tienen una cavidad gastrovascular que funciona en la digestión y la distribución de alimentos Food Epidermis Mesoglea Gastrodermis Nutritive muscular cells Flagella Gland cells Food vacuoles Mesoglea Gastrovascular cavity • Animales más complejos tienen un tubo digestivo con dos aberturas, una boca y un ano • Este tubo digestivo se llama tracto digestivo completo o canal alimenticio • Puede haber regiones especializadas que realicen la digestión y la absorción de nutrientes de manera gradual • El alimento ingerido a través de boca , pasa generalmente a una faringe, o garganta y después a un canal llamado esófago. • El esófago puede conducir el alimento a un buche, una molleja o un estomago Buche, Estomago y Molleja -Un buche es un órgano en forma de bolsa , en donde se suaviza y almacena temporalmente el alimento. -Los estómagos y las mollejas también son órganos en forma de bolsa y almacenan temporalmente el alimento, pero son mas musculosos que los buches, baten y trituran activamente el alimento. •El esófago: después que el alimento ha entrado en el esófago, ondas rítmicas de contracción muscular, llamadas movimiento peristaltico (peristaltismo),mueve el alimento al estómago. •La digestión química y la absorción de nutrientes ocurre principalmente en el intestino. •El intestino se ubica entre el estomago o molleja y el ano. •El ano es la abertura por la cual son excretados (eliminados) los materiales sin digerir. Esofago Buche molleja Intestino Faringe Ano Boca Comedor de sustrato omnivoro Typhlosole Luz del intestino Lombriz de tierra Foregut Esofago Midgut Hindgut Estomago Molleja Buche Recto Intestino Boca Bolsa Gastrica Saltamontes, herbivoro -Los nutrientes son absorbidos en el estomago -El intestino absorbe agua y compacta sólidos. Anus Esofago Estomago Molleja Intestino Boca Buche Ano Ave -Buche: almacena y suaviza el alimento -Digestión mecánica y química comienza en el estomago y continua en la molleja terminando en el intestino. -Nutrientes y agua son absorbidos en pared intestinal. Cada órgano del sistema digestivo de Mamíferos ha especializado funciones en la transformación alimenticia. • El sistema digestivo en mamífero consiste en un canal alimenticio y las glándulas accesorias que secretan los jugos gástricos, que entran al canal alimenticio a través de ductos. • Las glándulas accesorias de los mamíferos son las glándulas salivales, el páncreas, el hígado, y la vesícula biliar. • El alimento es empujado hacia adelante por movimientos peristalticos, o sea contracciones rítmicas de músculos lisos en la pared del tracto digestivo. Cardiac orifice Lengua Cavidad oral Parotid gland Glandulas Sublingual gland salivales Submandibular gland Faringe Esofago Esfinter pilorico Higado Estomago Porcion Ascendente del intestino Vesicula biliar Pancreas Ileum Intestino delgado Intestino delgado Intestino grueso Recto Ano Apendice Cecum Duodenum of small intestine Glandulas salivales Boca Esofago Vesicula biliar higado Pancreas Estomago Intestino delgado Intestino grueso Recto Ano un diagrama esquematico del sistema digestivo humano Cavidad oral, Faringe, y Esofago • En la cavidad bucal, el alimento se lubrica y comienza la digestión. • Los dientes mastican(cortan, muelen y trituran) el alimento en partículas más pequeñas que se exponen a la amilasa salival, iniciando la ruptura de los polímeros de la glucosa. Bolus of food Tongue Epiglottis up Epiglottis up Pharynx Glottis Larynx Trachea Glottis down and open Esophageal sphincter contracted Epiglottis down Esophagus Glottis up and closed Esophageal sphincter relaxed Esophageal sphincter contracted Relaxed muscles To lungs To stomach La región que llamamos garganta es la faringe, una cavidad que se abre en el esófago y la tráquea El alimento pasa de la faringe al esófago, tubo muscular que lleva el bolo alimenticio al estómago por movimientos peristálticos Contracted muscles Relaxed muscles Stomach El Estomago • El estómago almacena el alimento y secreta el jugo gástrico, que lo degrada • El jugo gástrico se compone de moco, ácido clorhidrico (HCl) y de la enzima pepsina. • La pepsina se secreta como pepsinógeno inactivo; se activa la pepsina cuando está mezclada con el ácido clorhidrico. • El estomago mezcla la comida con los jugos gastricos , formando el quimo acido Células de las glándulas gástricas (Estomago) • Las células de la mucosa secretan moco, el cual lubrica y protege las células que cubren el estómago. • Las células parietales secretan acido clohidrico (HCl). • Las células principales secretan pepsinogeno, una forma inactiva de la enzima digestiva pepsina. Esophagus Cardiac orifice Stomach 5 µm Pyloric sphincter Superficie interna del estomago Intestino delgado Folds of epithelial tissue Epitelio Pepsinogeno Glandula gastrica Pepsina (Enzima activa) HCl Pepsinogen and HCl are secreted into the lumen of the stomach. HCl converts pepsinogen to pepsin. Pepsin then activates more pepsinogen, starting a chain reaction. Pepsin begins the chemical digestion of proteins. Celulas de la mucosa Celulas principales Celulas parietales Celulas principales Celulas parietales Las úlceras gástricas (lesiones en la pared estomacal), son causadas principalmente por la bacteria Heliobacter pylori Bacteria 1 µm Capa de moco del estomago El intestino delgado • El intestino delgado es la sección más larga del canal alimenticio. • Es el principal órgano de la digestión quimica y de la absorción de los nutrientes. Accion enzimatica en el Intestino Delgado • la primera porción del intestino delgado es el duodeno, donde el quimo ácido proveniente del estómago se mezcla con los jugos digestivos del páncreas (enzimas digestivas), de la vesícula biliar (bilis, del hígado) y de las enzimas de la pared intestinal. • Es el órgano principal de la digestión y de la absorción • El pancreas produce enzimas digestivas y solucion rica en bicarbonato (para neutralizar el quimo acido). • El higado produce bilis (actua sobre grasas) Higado Bilis Vesicula biliar Estomago Acid chyme Intestinal juice Pancreas Duodeno de intestino delgado El páncreas produce las proteasas, enzimas que digieren proteína que se activan después de entrar en el duodeno LE 41-20 Pancreas Membrane-bound enteropeptidase Inactive trypsinogen Other inactive proteases Lumen of duodenum Trypsin Active proteases • El hígado produce la bilis, que ayuda en la digestión y la absorción de grasas. • La capa epitelial del duodeno, llamada borde en cepillo, produce varias enzimas digestivas. • La digestión enzimática es completada mientras que la peristalsis mueve el quimo acido y los jugos digestivos a lo largo del pequeño intestino. Carbohydrate digestion Oral cavity, pharynx, esophagus Protein digestion Nucleic acid digestion Fat digestion Polysaccharides Disaccharides Salivary amylase Smaller polysaccharides, maltose Stomach Proteins Pepsin Small polypeptides Lumen of small intestine Polysaccharides Pancreatic amylases Polypeptides Pancreatic trypsin and chymotrypsin DNA, RNA Pancreatic nucleases Maltose and other disaccharides Nucleotides Pancreatic carboxypeptidase Pancreatic lipase Amino acids Disaccharidases Monosaccharides Bile salts Fat droplets Smaller polypeptides Epithelium of small intestine (brush border) Fat globules Glycerol, fatty acids, glycerides Small peptides Nucleotidases Dipeptidases, carboxypeptidase, and aminopeptidase Nucleosides Amino acids Nucleosidases and phosphatases Nitrogenous bases, sugars, phosphates clave Liver Estimulacion Enterogastrone Inhibicion Gallbladder Gastrin CCK Stomach Pancreas Secretin Duodenum CCK Las hormonas ayudan a coordinar la secreción de jugos digestivos en el tubo digestivo Absorcion de Nutrientes • El intestino delgado tiene una superficie enorme, debido a las vellosidades y las microvellosidades que se exponen al lumen intestinal • La enorme superficie de las microvellosidades aumentan grandemente el índice de absorción de nutrientes • Cada vellosidad contiene una red de los vasos sanguíneos y un pequeño vaso linfático. Key Vein carrying blood to hepatic portal vessel Nutrient absorption Microvilli (brush border) Blood capillaries Epithelial cells Muscle layers Epithelial cells Large circular folds Villi Lacteal Villi Intestinal wall Lymph vessel Fat globule Bile salts Fat droplets coated with bile salts Micelles made up of fatty acids, monoglycerides, and bile salts Epithelium of small intestine Epithelium of lacteal Lacteal • Los aminoácidos y los azúcares pasan a través del epitelio del intestino y entran en la circulación sanguínea. • Después que el glicerol y ácidos grasos son absorbidos por las células epiteliales, ellos se recombinan dando las grasas dentro de estas células. • Estas grasas se mezclan con colesterol y se unen con la proteína, formando las moléculas llamadas los quilomicrones, que se transportan en sangre. El intestino grueso • El intestino grueso,o colon, esta conectado al intestino delgado • Su principal funcion es absorber agua del canal alimenticio. • A medida que van perdiendo agua los restos de alimento se vuelven mas solidos a medida que son llevados por el colon con movimientos peristalticos • Los productos de desecho de la digestion , las heces , pasan a traves del recto salen via ano El colon es habitado por la bacteria Escherichia coli, produce vitaminas(biotina, acido folico, vitaminas del complejo B y vitamina K) Adaptaciones del estomago e Intestino • Los mamiferos herbivoros generalmente tienen canal alimenticio mas largo que los carnivoros, reflejando el mayor tiempo necesario para la digestion de los vegetales. Small intestine Stomach Small intestine ciego Colon (large intestine) Carnivoro Herbivoro Mamiferos herbivoros (caballos,elefantes) mantienen microbios que digieren celulosa en el colon o en un ciego grande Adaptaciones Simbioticas • Muchos herbívoros tienen cámaras de fermentación, donde microorganismos simbiontes digieren celulosa • La mas elaborada adaptación para la dieta de un herbívoro se da en los mamíferos rumiantes. • El estomago tiene 4 cámaras Intestine Rumen 1.Rumen (procariotes y protistas) 2.Retículo (procariotes y protistas) regurgita 3.Omaso o libro (absorbe agua) 4.Abomaso o cuajar(enzimas propias completan digestión) Reticulum Abomasum Esophagus Omasum Amino Acidos Esenciales • Los animales requieren 20 aminoácidos y pueden sintetizar la mitad de las moléculas en su dieta • Los aminoácidos restantes, los aminoácidos esenciales, se deben obtener del alimento en la dieta • Malnutrición es mucho más común que la desnutrición en poblaciones humanas • Una dieta que provee insuficiente aminoacidos esenciales causa deficiencia proteica, llamada malnutricion • La mayoría de las proteínas de plantas son incompletas en reunir aminoácidos. • Los individuos que comen solamente las proteínas de plantas necesitan comer una variedad para conseguir todos los aminoácidos esenciales . • Los herbívoros pueden sufrir deficiencias minerales si pastan en donde plantas crecen en suelos que carecen de los minerales dominantes Para adultos, aminoacidos esenciales Metionina Valina Treonina Fenilalanina Leucina Maíz y otros granos Isoleucina Triptofano Lisina Habas y otras legumbres Algunos animales tienen adaptaciones que les ayuden con los períodos en que sus cuerpos exigen cantidades extraordinarias de proteína Acidos Grasos Esenciales • Los animales pueden sintetizar la mayor parte de los ácidos grasos que necesitan. • Los ácidos grasos esenciales son ciertos ácidos grasos insaturados Ej: acido linoleico. • Las deficiencias de ácidos grasos saturados son rara. Vitaminas • Vitaminas son moleculas organicas requeridas en la dieta en pequeñas cantidades. • 13 vitaminas esenciales a humanos han sido identificadas. • Vitaminas estan agrupadas en dos categorias: grasa-soluble y agua-soluble Minerales Los minerales son alimentos inorgánicos simples, requeridos generalmente en pequeñas cantidades. HOMEOSTASIA Termorregulación: el mantenimiento de la temperatura interna dentro de un rango que permita a las células funcionar de manera eficiente. Osmorregulación: regula la concentración de solutos disueltos y el control de la ganancia y la pérdida de agua. Se basa principalmente en el movimiento controlado de solutos entre los fluidos internos y el ambiente externo. Excreción: eliminación de desechos metabólicos que contienen nitrógeno. Los residuos de nitrógeno de un animal refleja su filogenia y hábitat. El tipo y cantidad de los productos de desecho del animal en gran medida puede afectar el equilibrio del agua. Entre los residuos más importantes son los productos nitrogenados : de la degradación de las proteínas y ácidos nucleicos Proteinas Acidos nucleicos Amino acidos Bases nitrogenadas —NH2 Grupos amino La mayoría de los animales acuáticos ,incluyendo muchos peces Amoniaco Mamíferos, anfibios, Aves, insectos, tiburones y algunos muchos reptiles, caracoles peces óseos. terrestres Urea Ácido úrico Amoníaco Los animales que excretan residuos nitrogenados como el amoniaco necesitan mucha agua Liberan amoniaco a través de la superficie del cuerpo entero o por medio de branquias. Urea El hígado de los mamíferos y los anfibios adultos convierten amonio a urea (menos tóxico, muy soluble en agua). El sistema circulatorio lleva la urea a los riñones, donde se excreta. Acido úrico Los insectos, caracoles de tierra, y muchos reptiles, incluidas las aves, excretan principalmente el ácido úrico El ácido úrico es en gran parte insolubles en agua y puede ser secretado como una pasta con la pérdida de poca agua