TP Nº 7 Sistema digestivo - Facultad de Ciencias Naturales

U.N.P.S.J.B.
Facultad de ciencias Naturales - Dpto de Biología General
Cátedra Fisiología General – TP N°7: Sistema Digestivo
Trabajo Práctico Nº 7
Sistema Digestivo
Introducción:
Los animales son organismos heterótrofos multicelulares cuyo modo de nutrición principal
es la ingestión. Para esto dependen de modo directo o indirecto de los autótrofos fotosintéticos
(algas o plantas). Utilizan los nutrientes para obtener energía y sintetizar moléculas de mayor
complejidad. Típicamente digieren su alimento en una cavidad interna y lo almacenan en forma de
glucógeno o grasa. Los carbohidratos se almacenan en las células del hígado y musculares como
glucógeno. La grasa es la forma más importante de reserva energética.
La evolución de los sistemas digestivos ha sido trazada desde el vacuolo fagocítico de los
protistas hasta el celenterón de la medusa, la cavidad digestiva de los platelmintos y finalmente el
tracto digestivo de una sola dirección. Considerando el patrón de estructuras digestivas, se
reconocen tres modelos básicos:

Red de canales (Poríferos)

Saco de un orificio (Radiados y Platelmintos)

Tubo de dos orificios (Bilaterales excepto platelmintos)
Una las innovaciones más importantes de la evolución de los animales fue el celoma. Éste
no sólo funciona como esqueleto hidrostático y permite al animal alcanzar un tamaño considerable,
su presencia hace que los movimientos del tubo digestivo sean independientes de aquellos de la
pared del cuerpo y del animal como un todo.
La digestión es un proceso universal en los animales, que permite la transformación de los
alimentos en sus componentes más elementales, los cuales aportan la materia y la energía
necesarias para el desarrollo y mantenimiento del organismo. Implica, en general, un doble
aspecto, pues el desmenuzamiento mecánico de los alimentos precede en la mayoría de los seres
al ataque químico por efecto de ciertas enzimas. El resultado de esta acción mecánico-química
sobre la partícula alimenticia, constituida por glúcidos, proteínas y grasas, es la aparición de los
compuestos elementales, como son los monosacáridos, los aminoácidos, los ácidos grasos y los
alcoholes, cuyo tamaño molecular, muchísimo más reducido, permite su paso al sistema
circulatorio y, a través de él, a todas las células del organismo.
Estas moléculas pueden servir como fuente de energía; pueden proporcionar elementos
químicos esenciales o bien pueden ser moléculas completas (ciertos aminoácidos, ácidos grasos y
vitaminas) que las células no pueden sintetizar por sí mismas. En este sistema se cumple no sólo la
digestión de los alimentos, sino también su ingestión, deglución, trituración y absorción.
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Hay animales que digieren el alimento en forma extracelular. Incorporan la comida en una
cavidad corporal a la cual segregan enzimas digestivas. Éstas actúan sobre el alimento
reduciéndolo a moléculas de nutrientes que pueden ser absorbidas por las células que revisten la
cavidad. Los sistemas digestivos más simples son cavidades gastrovasculares conectadas con el
exterior a través de una única abertura. Un ejemplo son los cnidarios, que capturan sus presas por
medio de nematocistos punzantes y las introducen en las cavidades gastrovasculares con los
tentáculos. Las enzimas presentes en la cavidad gastrovascular digieren parcialmente la presa. Las
células que revisten la cavidad incorporan pequeñas cantidades de nutrientes por endocitosis. Las
vesículas creadas licuan el alimento con lisosomas que contienen enzimas digestivas; esta
digestión intracelular completa la degradación del alimento. Los nutrientes son liberados en el
citoplasma cuando la vesícula se disuelve.
Los aparatos digestivos de la mayoría de los animales tienen una forma tubular. Los
alimentos se incorporan a través de la boca, las moléculas se digieren y absorben a lo largo de
todo el intestino y los residuos digestivos sólidos se excretan a través de un ano. Diferentes
regiones de este tracto digestivo tubular están especializadas para funciones específicas.
En el extremo anterior del tracto se encuentra la boca (la abertura misma) y la cavidad oral
(cavidad de la boca). El alimento puede ser triturado por los dientes (en algunos vertebrados), por
la rádula (en los caracoles) o por las mandíbulas (en los insectos); también por estructuras que se
encuentran más allá de la boca en el tracto digestivo como la molleja de las aves donde las
contracciones musculares muelen el alimento junto con pequeñas piedras.
Los estómagos y buches son cámaras de almacenamiento que le permiten al animal ingerir
cantidades relativamente grandes de alimento y digerirlo a su conveniencia. En estas cámaras de
almacenamiento el alimento puede continuar su proceso de fragmentación y mezcla, pero la
digestión puede ocurrir allí o no según la especie. En cualquier caso, el alimento que prosigue su
camino hacia la siguiente sección del tubo, el intestino medio, se encuentra triturado y mezclado.
La mayoría de los materiales se digieren y absorben en el intestino. Glándulas
especializadas segregan algunas enzimas digestivas a la luz intestinal y la pared intestinal
propiamente dicha segrega otras. El intestino posterior recupera agua y iones, a la vez que
contiene residuos alimenticios sin digerir o heces para que luego sean eliminados al ambiente. Un
recto muscular cercano al ano colabora con la expulsión de las heces, o defecación (Fig. 1).
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Fig. 1
En el intestino posterior de numerosas especies existen colonias de bacterias
endosimbióticas, que obtienen sus propios nutrientes del alimento en tránsito por el tracto digestivo
del huésped, a la vez que contribuyen a sus procesos digestivos.
En muchos animales, las regiones del intestino que absorben nutrientes han desarrollado
extensas superficies. En los vertebrados, las paredes intestinales están ampliamente plegadas,
cada pliegue individual ofrece numerosas proyecciones denominadas vellosidades. A su vez las
células que revisten la superficie de las vellosidades poseen proyecciones microscópicas, las
microvellosidades las cuales ofrecen una enorme superficie de absorción de nutrientes (Fig. 3 y 4).
(Fig. 3)
(Fig. 4)
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La gran diversificación observada entre los animales fue determinada, en gran medida, por
sus diferentes estrategias para obtener alimentos. Los organismos saprobios (saprófagos o
depredadores), en su mayoría unicelulares y hongos, absorben nutriente y materia orgánica
muerta. Los detritívoros, como las lombrices de tierra y los cangrejos, se alimentan activamente de
materia orgánica muerta. Los animales que se alimentan de organismos vivos se llaman
predadores. Los herbívoros depredan las plantas, los carnívoros depredan de otros animales y los
omnívoros depredan a ambas variantes. Los filtradores depredan pequeños organismos mediante
el proceso de filtrado del medio ambiente. Los succionadores incluyen a los mosquitos, los áfidos y
las sanguijuelas, así como las aves que realimentan del néctar de las plantas.
La mayoría de los herbívoros pasa gran cantidad de su tiempo alimentándose debido a que
el contenido energético de las plantas es muy bajo. Muchos poseen sorprendentes adaptaciones
para la alimentación, como la trompa de los elefantes o el cuello de las jirafas. Numerosas clases
de bocas aptas para triturar, roer, cortar, desgarrar se han desarrollado en los invertebrados para
ingerir material vegetal; los dientes de los vertebrados herbívoros están preparados para procesar
material vegetal duro. Sus procesos digestivos pueden estar además bastante especializados.
Los carnívoros deben detectar, capturar y matar a sus presas; las adaptaciones están
especializadas y son de naturaleza muy diversa.
Los dientes están adaptados para la adquisición y el procesamiento inicial de clases
específicas de alimentos. Todos los dientes de los mamíferos tienen una estructura general
consistente en tres capas: pulpa, dentina y esmalte. La forma y organización de los dientes puede
ser muy diferente en función de las dietas. En general los incisivos se usan para cortar,
desmenuzar o roer; los caninos para perforar y desgarrar; los molares y premolares, para
desgarrar, aplastar y triturar.
Tipos de dentición:
Monofiodontes: Aquellos vertebrados que cuentan con una dentición única. Comadreja overa
(marsupiales), cetáceos.
Polifiodontes: Organismos con dientes que se renuevan más de una vez, es decir, cuentan con
varias denticiones.
Difiodontes: Dos tipos de dientes (de leche y definitivos), con igual número de piezas. Reptiles,
mamíferos, primates.
Hemifiodontes: Como en el caso anterior, pero el número de piezas dentales no es el mismo.
Hombre (20 dientes de leche, 32 definitivos).
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Según su forma de implantación, pueden reconocerse varias categorías de dientes. En los
Condrictios están sujetos sólo por el tejido conjuntivo que recubre el esqueleto de los maxilares,
pero en los demás vertebrados se apoyan en el esqueleto mismo con las modalidades siguientes:
Acrodontes: Se fusionan solamente sobre los márgenes bucales de los maxilares.
Pleurodontes: Tienen el mismo tipo de unión que el anterior, pero están sobre las superficies
internas de los maxilares.
Tecodontes: Se alojan en cavidades óseas.
Según la especialización de los dientes se clasifican en:
Homodontes: Dientes no especializados, son todos más o menos semejantes. Por ejemplo el
piche.
Heterodontes: Dientes que se diferencian morfológicamente, aún cuando mantienen su
organización fundamental. Estas modificaciones permiten clasificarlos en los tipos siguientes:
Incisivos: Para morder y cortar. Generalmente están aplanados en su eje mayor.
Caninos: Dientes cónicos, para desgarrar.
Molares: Adaptados para seccionar o para triturar, con sus coronas con tubérculos.
Resultan generalmente de una dentición única, es decir que no se renuevan, y poseen varias
raíces. En este grupo de dientes suelen distinguirse los premolares que, a diferencia de los
molares, son difiodontes.
Los incisivos y los caninos son los dientes más simples y las variaciones que presentan se reducen
casi siempre a sus proporciones. Los premolares y molares, en cambio, pueden sufrir cambios de
forma más importantes, lo que permite clasificarlos en los siguientes tipos principales:
Secodontes: Con cúspides comprimidas lateralmente y unidos por crestas. Trabajan como tijeras.
Carnívoros, Insectívoros, Quirópteros.
Bunodontes: Las coronas son amplias y poseen generalmente cuatro cúspides redondeadas de
forma cónica. Vertebrados omnívoros como los primates.
Lofodontes: Cuando los cuatro tubérculos del tipo bunodonte se unen lateralmente mediante dos
puentes: uno para el par anterior y otro para el posterior. Durante la masticación los maxilares se
desplazan en sentido cefalocaudal, es decir, de manera perpendicular a la línea de los puentes.
Conejo, tapir, caballo.
Selenodontes: Los cuatro tubérculos del molar bunodonte toman forma de medialunas extendidas
longitudinalmente sobre la corona, y los maxilares se mueven lateralmente durante la masticación,
siempre en sentido perpendicular a las líneas de las crestas. Es una forma característica de los
rumiantes.
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Digestión química
Las moléculas alimenticias complejas (hidratos de carbono, proteínas lípidos, ácidos
nucléicos) son degradadas hasta sus unidades monoméricas más simples por medio de enzimas
hidrolíticas. Éstas se clasifican de acuerdo con la sustancia que hidrolizan: las carbohidrasas
hidrolizan carbohidratos; las proteasas a las proteínas; las lipasas a los lípidos y las nucleasas, a
los ácidos nucléicos.
La mayoría de las enzimas digestivas se producen en una forma inactiva (cimógeno), de
manera que no pueden actuar sobre las células que las producen; cuando son segregadas son
activadas por otra enzima o por ciertas condiciones.
Tracto digestivo en vertebrados:
Las células y tejidos están organizados del mismo modo en toda su extensión. La capa más
interna, mucosa, es la superficie secretora y digestiva.
La deglución es un reflejo que impulsa el alimento desde la boca hacia el esófago; las
ondas peristálticas movilizan el alimento. Existen esfínteres que bloquean el tubo en ciertos
lugares, pero se relajan cuando una onda peristáltica se aproxima.
La digestión enzimática empieza en la boca donde la ptialina es segregada con la saliva. La
digestión proteica comienza en el estómago con la pepsina y el HCl segregados por la mucosa
gástrica.
En el duodeno, las enzimas pancreáticas se encargan de la mayor parte de la digestión. La
bilis proviene del hígado (se almacena en la vesícula biliar) y colabora en la digestión de los lípidos
al producir su separación en micelas. Los iones bicarbonato del páncreas neutralizan el pH del
quimo proveniente del estómago para crear un medio ambiente conveniente para la acción de las
enzimas pancreáticas.
La degradación final de los péptidos y disacáridos tiene lugar en la superficie de la mucosa
intestinal.
Los aminoácidos y monosacáridos se absorben por las microvellosidades de las células
mucosas. En muchos casos existen proteínas transportadoras específicas en las membranas de
estas células. El sistema de cotransporte de sodio es un mecanismo común para la absorción
activa de moléculas de nutrientes y de iones.
Las grasas se absorben como monoglicéridos y ácidos grasos, producto de la acción de la
lipasa sobre los triglicéridos.
El agua y los iones se absorben en el intestino grueso, de manera que la materia residual se
transforma y consolida en materia fecal, que se excreta periódicamente.
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En los herbívoros algunos compartimentos del tracto digestivo poseen grandes poblaciones
de microorganismos que colaboran en la digestión de moléculas que de otra manera serían
indigeribles.
El hígado se encarga de la interconversión de las moléculas energéticas. Por ejemplo,
almacena carbohidratos en forma de glucógeno, utiliza aminoácidos para producir las proteínas
plasmáticas de la sangre.
Objetivo:
Identificar en algunas Aves y Mamíferos estructuras adaptativas en relación a su régimen
alimenticio.
Actividades:
1. Observar y reconocer en el material presentado (cráneos y aparatos digestivos) las estructuras
propias relacionadas con el tipo de régimen alimenticio.
2. En relación a los esquemas adjuntos:
a) Explicar (para cada caso) la relación que existe entre tipo de dentición y régimen alimenticio
(cráneos mamíferos)
b) Señalar estructuras o porciones digestivas (ave- roedor-rumiante-herbívoro no rumianteomnívoro)
3. Explicar qué ventaja adaptativa representa cada estructura digestiva “particular” para los
organismos citados en el punto 2.b.
4. En forma de cuadro o diagrama conceptual, sigue el recorrido de un hamburguesa a través del
tubo digestivo humano, indicando los cambios que ocurren a su paso (la hamburguesa contiene
proteínas y grasas y el pan, básicamente almidón)
Bibliografía:


Randall, D.;Burggren, W.; French, K., Eckert. 1999. Fisiología Animal Mecanismos y
Adaptaciones. Segunda Edición. McGraw-Hill/ Interamericana. España.
Purves, W (et. al.). 2004. Vida. La ciencia de la Biología. Sexta Edición. Ed. Medica
Panamericana
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Esquema de sistema digestivo de un herbívoro no rumiante
Estómago de rumiante
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