1. La Nutrición de los Animales
Los animales son organismos heterótrofos, de modo que deben ingerir alimento fabricado por los autótrofos. A través de los alimentos incorporan la materia y la energía que les permite mantener sus funciones vitales. El proceso mediante el cual se incorporan los alimentos se denomina alimentación.
Los alimentos están formados por diferentes sustancias químicas denominadas nutrientes, que se pueden clasificar en dos grupos:
- Nutrientes inorgánicos: Agua y sales minerales.
- Nutrientes orgánicos: Glúcidos, lípidos, proteínas y vitaminas.
Podemos definir nutrición como el conjunto de procesos que permiten:
- Obtener las sustancias que necesitan.
- Transformar dichas sustancias y utilizarlas en sus células.
- Eliminar los desechos celulares resultantes del metabolismo celular.
La nutrición es un proceso involuntario e inconsciente en el que intervienen los aparatos:
- Aparato digestivo: Es el encargado de convertir los alimentos en sustancias simples que lleguen hasta las células y atraviesen sus membranas.
- Aparato circulatorio: Transporta los nutrientes y los gases respiratorios desde el aparato digestivo hasta las células y las sustancias de desecho desde las células hasta el intercambio para su eliminación.
- Aparato respiratorio: Se encarga del intercambio de gases, oxígeno y dióxido de carbono, que intervienen en la respiración celular.
- Aparato excretor: Se encarga de eliminar las sustancias de desecho procedentes del metabolismo celular.
2. Aparato Digestivo en Animales
Las macromoléculas orgánicas que constituyen los alimentos no pueden pasar como tales a través de las membranas celulares, por lo que deben sufrir una serie de transformaciones mecánicas y químicas para descomponerlas en moléculas lo suficientemente pequeñas que puedan ser absorbidas por las células.
En función del lugar en el que tenga lugar la digestión, podemos distinguir:
- a. Digestión intracelular: Las partículas alimenticias son englobadas por las células del animal y digeridas en el interior de vacuolas digestivas, en las cuales los lisosomas vierten las enzimas digestivas.
- b. Digestión extracelular: Tiene lugar en el exterior o en una cavidad tubular que se extiende a través del organismo, donde los alimentos deben ser fragmentados mecánicamente y descompuestos químicamente en moléculas capaces de atravesar las membranas celulares.
3. Tipos de Aparato Digestivo
- a. Red de canales: Es propia de animales muy simples, como las esponjas. El agua que lleva el alimento pasa a través de los sistemas de canales que se ramifican por todo el cuerpo. Los alimentos atraviesan las membranas celulares de los canales. La digestión es intracelular.
- b. Cavidad gastrovascular: Se trata de una cavidad con un solo orificio que actúa a la vez como entrada del alimento y como salida de los materiales no digeridos. Es típico de celentéreos.
- c. Tubo digestivo: Es un conducto que presenta un orificio de entrada, llamado boca, y un orificio de salida, el ano. Presenta varias regiones diferentes que realizan distintas misiones específicas. Estas regiones son boca, faringe, esófago, estómago e intestino. Aparecen además glándulas anejas que segregan enzimas digestivas, que son las glándulas salivares, páncreas e hígado. La ventaja de la digestión extracelular es la de posibilitar que los animales puedan alimentarse de partículas de mayor tamaño, con lo que la alimentación puede hacerse intermitente, liberando al animal para otras tareas.
4. La Digestión en Vertebrados
Los vertebrados presentan un aparato digestivo desarrollado en el que se van realizando la digestión del alimento y la absorción de los nutrientes.
Digestión en la Boca
En la boca se realiza el tratamiento mecánico del alimento por la acción de los dientes, que se complementa con la acción de la saliva. La lengua se encarga de mezclar los alimentos con la saliva y formar el bolo alimenticio.
Los Dientes
En muchos animales, la única función que tienen los dientes es la de retener las presas, que son engullidas enteras. Por eso son puntiagudos y dirigidos hacia el fondo de la boca.
En mamíferos, su función es la de triturar el alimento y presentan diferentes formas:
- Incisivos: Su función es agarrar, cortar el alimento.
- Caninos: Son puntiagudos y su función es desgarrar el alimento.
- Premolares y molares: Tienen una corona plana que les sirve para moler el alimento.
La Saliva
Es un líquido compuesto por un 99% de agua, sales minerales, urea, ácido úrico, amoniaco y diversas proteínas: mucina, amilasa salival, maltasa y anticuerpos. Sus funciones son:
- Humedecer y lubricar los alimentos para facilitar la deglución.
- Iniciar la digestión de los glúcidos por la acción de la amilasa salival y la maltasa.
- Ejercer una acción antimicrobiana por la acción de los anticuerpos presentes.
La saliva es segregada por 3 pares de glándulas, las glándulas salivares, situadas en el interior de la boca:
- Glándulas parótidas: Situadas a ambos lados de las mejillas, delante de las orejas.
- Glándulas submaxilares: Situadas a ambos lados del maxilar inferior.
- Glándulas sublinguales: Situadas en la base de la lengua.
El control de la secreción de saliva es nervioso. La presencia de comida en la boca, el olor a comida, la visión de alimentos apetitosos o incluso el pensar en comida, dan lugar a una secreción abundante de saliva de pH alcalino y con baja cantidad de enzimas. Cuando se estimula el sistema nervioso simpático, se produce una menor secreción de saliva, rica en contenido proteico.
La Lengua
La lengua es un órgano musculoso, con función de captura de las presas en muchos anfibios y en reptiles, y en mamíferos tiene 3 funciones principales, que se amplían a 4 en la especie humana:
- Mezclar el alimento con la saliva y formar el bolo alimenticio.
- Facilitar la deglución al impulsar el bolo alimenticio hacia la faringe.
- Albergar el sentido del gusto, ya que en ella se encuentran las papilas gustativas.
- Articular los sonidos, en la especie humana, lo que nos permite hablar.
Otras funciones pueden ser la de regular la temperatura corporal, limpiar a las crías tras el parto e intervenir en procesos de limpieza corporal. Una vez formado el bolo alimenticio, la lengua lo impulsa hacia la faringe, dando lugar al proceso de la deglución.
Faringe y Esófago
Estas dos regiones sirven de paso a los alimentos ingeridos. En la faringe se inicia el proceso de deglución. La deglución consta de los siguientes pasos:
- Impulsión del bolo alimenticio con la lengua hacia el fondo de la cavidad bucal.
- Entrada del bolo alimenticio en la faringe: La faringe se eleva y la glotis se cierra para impedir el paso del bolo alimenticio hacia las vías respiratorias.
- Paso del bolo alimenticio al esófago: El esófago es un órgano formado por músculo liso que impulsa el bolo alimenticio hacia el estómago mediante los movimientos peristálticos, es decir, ondas de contracción sucesivas que empujan el bolo alimenticio.
En las aves, el esófago presenta un ensanchamiento llamado buche, donde se almacena temporalmente la comida, tragada sin masticar, y se reblandece antes de iniciar su digestión en el estómago.
Digestión en el Estómago
El estómago es un órgano en forma de fuelle de gaita, situado después del esófago. En la especie humana es un órgano voluminoso de una capacidad aproximada de 2,5 litros. Sus paredes son gruesas por la presencia de tres capas musculares. Podemos distinguir 3 regiones en el estómago.
En las paredes del estómago aparecen las glándulas gástricas, que segregan jugo gástrico, el cual está formado por los siguientes componentes:
- Ácido clorhídrico (HCl): Elimina una porción de la molécula de pepsinógeno, dando lugar a pepsina, la cual, por otra parte, actúa mejor en medio ácido.
- Pepsinógeno: Una protoenzima que por acción del ácido clorhídrico formará pepsina, la cual interviene en la digestión de las proteínas. La pepsina hidroliza las moléculas de proteína liberando péptidos pequeños y algunos aminoácidos.
- Lipasas: Para la digestión de los triglicéridos.
- Moco: Que sirve de protección contra las sustancias ingeridas, contra la acción del ácido clorhídrico y contra la acción de las propias enzimas gástricas.
- Factor intrínseco gástrico o factor de Castle: Una proteína imprescindible para la absorción de la vitamina B12.
La acción de la amilasa salival perdura un cierto tiempo en el estómago después de haberse ingerido el alimento, ya que para que los jugos gástricos se mezclen con el bolo alimenticio se requiere este tiempo. Al cabo de entre 2 y 3 horas de permanencia de los alimentos en el estómago, se forma una papilla llamada quimo, la cual irá pasando poco a poco al duodeno cuando se abra el esfínter del píloro.
La secreción de jugo gástrico está regulada por dos tipos de estímulos:
- Estímulos visuales de la comida y contacto de los alimentos con la mucosa bucal.
- Presencia de alimentos en el estómago.
Estos estímulos favorecen la secreción de gastrina, la cual induce a la liberación de pepsinógeno y ácido clorhídrico por las células principales. Además, inducen la motricidad gástrica, constituida por dos tipos de movimientos:
- Contracciones tónicas: Que desplazan los alimentos circularmente dentro del estómago y permiten el mezclado.
- Movimientos peristálticos: Que dirigen los alimentos hacia el píloro cuando acaba la digestión en el estómago.
Digestión en el Intestino Delgado
El intestino es la porción del tubo digestivo que va desde el estómago hasta el ano. Se divide en dos porciones: intestino medio e intestino terminal.
En los herbívoros, el intestino presenta mayor longitud que en los carnívoros y posee uno o dos ciegos intestinales, donde culmina la digestión del alimento vegetal por la abundancia de flora bacteriana.
En la especie humana, tiene unos 7 metros de longitud y en él encontramos 3 regiones claramente diferenciadas:
- Duodeno: Es la porción inicial, a la salida del estómago. Se denomina así porque mide 12 dedos (unos 30 cm). En esta región es donde vierten sus secreciones el hígado y el páncreas. El colédoco canaliza la bilis y el conducto de Wirsung canaliza el jugo pancreático.
- Yeyuno: Constituye la porción más extensa del intestino y está muy replegado sobre sí mismo.
- Íleon: Es la porción terminal. Desemboca en el intestino grueso mediante la válvula ileocecal, que se localiza en un lateral del intestino grueso.
El intestino delgado presenta una pared con abundantes vellosidades, que aumentan considerablemente su superficie. Las paredes presentan dos tipos de glándulas que producen jugo intestinal:
- Glándulas de Brunner: Aparecen en el duodeno. Producen una secreción alcalina que contrarresta la acidez del quimo.
- Glándulas de Lieberkühn: Segregan enzimas digestivas:
- Maltasa, lactasa, sacarasa, etc., que acaban la degradación de la mayoría de los glúcidos que pasan a ser azúcares simples.
- Aminopeptidasas que transforman los péptidos pequeños procedentes del estómago en aminoácidos.
- Lipasas, que se encargan de la digestión de los lípidos.
Aproximadamente se segregan unos 3 litros de jugo intestinal.
El Hígado en la Digestión Intestinal
El hígado es un órgano de aproximadamente 1,5 kg de peso, situado en la parte superior derecha de la cavidad abdominal, debajo del diafragma. El hígado origina la bilis, que se almacena en la vesícula biliar. Es un líquido de pH básico que está compuesto principalmente por agua y sales biliares, colesterol, lecitina, pigmentos biliares y fosfatasa alcalina.
- Las sales biliares, además de proporcionar el pH básico a la bilis y a los productos intestinales, se encargan de emulsionar las grasas de los alimentos, dividiéndolas en partículas más pequeñas y formando complejos hidrosolubles, que favorecen la acción digestiva de las enzimas intestinales y pancreáticas.
- Los pigmentos biliares son la bilirrubina y la biliverdina. Son sustancias procedentes del catabolismo de la hemoglobina y son un producto de excreción que se eliminan con las heces.
- La fosfatasa alcalina es la única enzima presente en la bilis. Aparece en pequeñas cantidades y se encarga de separar los grupos fosfóricos en las moléculas orgánicas.
El Páncreas en la Digestión Intestinal
Es una glándula de aspecto arracimado, situada detrás del estómago. Tiene dos componentes:
- Componente exocrino: Es el jugo pancreático, que se produce en las glándulas acinosas. El jugo pancreático es un líquido acuoso, alcalino, con gran contenido de enzimas:
- Amilasa pancreática: Continúa rompiendo las moléculas de los glúcidos que ya habían iniciado su digestión en la boca. Libera moléculas de maltosa y glucosa.
- Tripsina, quimotripsina y carboxipeptidasa: Rompen las moléculas de péptidos que vienen del estómago y forman tripéptidos, dipéptidos y liberan moléculas de aminoácidos.
- Lipasa pancreática: Hidroliza las grasas, ya emulsionadas por la bilis, y libera los ácidos grasos y la glicerina.
- Componente endocrino: Son los islotes de Langerhans, que segregan insulina.
La digestión química que se lleva a cabo en el intestino delgado se ve completada con la acción mecánica que tiene lugar en el mismo. Se producen los movimientos peristálticos, que facilitan el mezclado de los alimentos con los jugos intestinal y pancreático, y que también impulsan el alimento a lo largo del intestino. Conforme se va realizando la digestión, se obtiene un líquido de pH alcalino denominado quilo, resultado de la acción de las enzimas digestivas sobre el quimo procedente del estómago.
La Absorción en el Intestino Delgado
A la vez que se produce la digestión en el intestino, se van absorbiendo las moléculas sencillas que se producen. Los nutrientes atraviesan las células epiteliales del intestino mediante difusión simple o transporte activo. Para facilitar la absorción, la pared del intestino delgado incrementa su superficie por la presencia de repliegues de su pared interna y mediante las vellosidades intestinales, es decir, pequeñas proyecciones digitiformes.
Cada vellosidad intestinal tiene una red de vasos sanguíneos formada por una arteriola y una vénula, que comunican con el aparato circulatorio y, además, un capilar linfático llamado vaso quilífero. Esta intensa vascularización es necesaria para realizar la absorción. Además, las células del epitelio intestinal presentan en su membrana externa entrantes y salientes denominadas microvellosidades intestinales.
Dependiendo del tipo de moléculas, estas se absorben de diferente forma:
- Los glúcidos sencillos se absorben por transporte activo y por difusión facilitada.
- Los aminoácidos y los dipéptidos se absorben por mecanismos de transporte activo.
- Los ácidos grasos de bajo número de átomos de carbono y el colesterol se absorben por difusión simple.
- Los ácidos grasos de más de 10 carbonos entran por difusión pasiva a las células de la mucosa intestinal, donde se convierten en triglicéridos, los cuales son rodeados por una capa de colesterol, fosfolípidos y proteínas y forman complejos denominados quilomicrones. Los quilomicrones pasan a los vasos quilíferos de las vellosidades intestinales y de ahí a los vasos linfáticos mayores, que vierten su contenido al torrente sanguíneo a nivel de las venas subclavias.
Una vez que se ha producido la absorción, tanto los glúcidos como dipéptidos y aminoácidos, son conducidos por la sangre hasta el hígado a través de la vena porta. En el hígado se procesarán esos nutrientes para ser enviados a todas las células.
La Digestión en el Intestino Grueso
El intestino grueso es el último tramo del tubo digestivo y va desde la válvula ileocecal hasta el ano. Tiene un diámetro dos o tres veces mayor que el intestino delgado y sus paredes poseen una capa muscular longitudinal. Está formado por las siguientes partes:
- Ciego: Puesto que la válvula ileocecal desemboca en un lateral del intestino, se forma un fondo de saco, en cuya porción inferior se encuentra el apéndice vermiforme, un tubo sin salida de unos 10 cm de longitud, que actúa como órgano linfoide y como reservorio de bacterias.
- Colon: Tiene aproximadamente 1 m de longitud y se distinguen 3 partes: colon ascendente, que sube en el lado derecho del abdomen hasta debajo del diafragma; colon transverso, que atraviesa el abdomen hasta el lado izquierdo; y colon descendente.
- Recto: Es el tramo final que desemboca en el ano. El ano presenta dos esfínteres: el interno, de contracción involuntaria, y el externo, de contracción voluntaria.
Formación de las Heces
El proceso más importante que se lleva a cabo en el intestino grueso es la absorción de agua, lo que determina un espesamiento progresivo del contenido intestinal. Llega a absorberse un 70% del agua. También se absorbe la mayoría de las sales minerales.
También contribuyen a la formación de las heces las bacterias de la flora intestinal, que se nutren de las sustancias orgánicas que contienen aquellas. Las bacterias intestinales llevan a cabo fermentaciones y putrefacciones, que confieren el olor característico a las heces.
En la flora intestinal aparecen bacterias simbióticas que producen algunos aminoácidos y vitaminas como la vitamina K, que pasan por absorción a la sangre. En los humanos, el 75% del total de las heces es agua y el resto está formado por lignina, celulosa, hemicelulosa, bacterias, fosfatos, calcio…
Las heces llegan al recto entre 12 y 24 horas después de haber entrado en el ciego. A las 72 horas después de una comida, el 25% de sus restos no digeridos aún permanecen en el intestino. Las heces fecales son expulsadas mediante un proceso denominado defecación. Es un proceso involuntario que comienza cuando se relaja el esfínter anal interno al llegar las heces, pudiendo el esfínter externo retener de forma temporal y voluntaria las heces durante un tiempo.