presentación del capítulo 40
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Digestión y nutriciónSemana 8, capítulo 40
40.1 Naturaleza de los sistemas digetivos Las reacciones químicas del
metabolismo exigen una producción y uso constante de ATP. Los animales tenemos que comer plantas u otros animales para obtener la energía que necesitamos.
El alimento es procesado por el sistema digestivo. Parte del producto de la digestión se usa para producir energía y parte se usa para crecimiento y mantenimiento del cuerpo.
Funciones del sistema digestivo
El sistema digestivo tiene cinco funciones básicas:• Degradar mecánicamente el
alimento y moverlo a lo largo del sistema.
• Secretar enzimas para la digestión química.
• Digerir el alimento hasta convertirlo en moléculas pequeñas.
• Absorber los productos de la digestión
• Eliminar el material indigerible.
Dos tipos de sistemas digestivos
Hay dos tipos de sistema digestivo:• Incompleto: un saco. El alimento entra por la boca,
sucede la digestión y el material indigerible sale por la misma boca. No tiene ano.
• Completo: un tubo. El alimento entra por la boca, sucede la digestión y el material indigerible sale por el ano. Tiene boca y ano.
Sistema digestivo incompleto de un gusano plano
Un sistema digestivo completo
En este tipo de sistema la digestión sucede siguiendo un orden desde la boca hasta el ano. Las partes del sistema digestivo tienen funciones especializadas.
Adaptaciones a la dieta- aves granívoras
La estructura y el funcionamiento del sistema digestivo están relacionados estrechamente con la dieta.
Las aves que comen semillas no mastican el alimento. Lo ingieren completo rápidamente, lo almacenan en el buche y lo trituran luego en la molleja.
Adaptaciones a la dieta- rumiantesLos rumiantes se alimentan de material que no sólo es abrasivo sino también difícil de digerir. Sus dientes tienen una corona mucho más larga que la nuestra y su estómago tiene cuatro cámaras especializadas para digerir celulosa.
La superficie plana de las muelas sirve para moler el alimento. La diferencia entra las muelas del antílope y lasnuestras sugiere que nuestro distema digestivo no evolucionó para comer solamente material vegetal.
Una dentadura de omnívoro
Nuestra dentadura y nuestro sistema digestivo evolucionaron como adaptaciones a una dieta omnívora (materia vegetal y carne). Los caninos (colmillos) son para desgarrar la carne, los molares (muelas) son para triturar material vegetal.
¿Cuál de estas dos dentaduras es de un carnívoro y cuál es de un herbívoro?
El estómago de los rumiantesLas primeras dos cámaras del estómago de los rumiantes son cámaras de fermentación, donde cientos de millones de microorganismos digieren celulosa y producen compuestos orgánicos útiles para el animal.
Los rumiantes mastican el alimento dos veces: inicialmente y luego que ha pasado un tiempo fermentándose en las primeras dos cámaras del estómago.
Interacción con otros sistemas
Los sistemas del cuerpo se interconectan. Este diagrama presenta la relación de sistema digestivo con otros sistemas.
40.2 Panorama del sistema digestivohumano
Nuestro sistema digestivo se compone del tubo digestivo y de varios órganos asociados. El epitelio de todo el tubo secreta mucina que protege las superficies y lubrica el paso del alimento. Nuestro tubo digestivo mide unos 30 pies de largo desde la boca hasta el ano.
40.3 Los alimentos en la boca
La digestión del alimento comienza cuando los dientes rompen y trituran el alimento en pedazos pequeños. Los dientes se componen mayormente de dentina, un material parecido al hueso. La superficie del diente está cubierta de enamel que resiste la abrasión y el desgaste.
Número y tipos de dientes
Nuestra dentadura consiste de 32 dientes de cuatro tipos: incisivos (arrancan pedazos de alimento), caninos o colmillos (desgarran las carnes), premolares (trituran el alimento), molares o muelas (muelen el alimento).
Ortodoncia
Aunque los dientes están insertados y firmemente sujetados por ligamentos en el hueso de la quijada, la fuerza aplicada por los braces hace que los osteoblastos y los osteoclastos reestructuren el hueso que los rodea y los dientes se muevan de lugar.
Saliva y glándulas salivales
La saliva contiene amilasa, una enzima que comienza la digestión química del almidón, hidrolizándolo para producir disacáridos. También contiene bicarbonato para evitar que el pH se torne muy ácido y se perjudiquen los dientes.
Si pasas la lengua por la superficie del cachete encontrarás en cada lado una telita de tejido debajo de la cual abre el conducto de las glándulas parótidas.
40.4 Digestión en el estómago y el intestino delgado
Aunque la digestión de los carbohidratos comienza en la boca, la digestión de las proteínas comienza en el estómago. Las grasas comienzan a digerirse en el intestino delgado. En todos los casos la digestión termina en el intestino delgado, donde los productos finales (monosacáridos, aminoácidos, ácidos grasos, etc.) pasan a la sangre.
Funciones del estómago
El estómago tiene cuatro funciones digestivas:• Almacena el alimento, evita que
regrese hacia el esófago y controla su paso al intestino delgado.
• Mezcla y degrada físicamente el alimento hasta formar una masa uniforme semisólida.
• Secreta enzimas que comienzan la digestión de la carne (proteínas).
• Secreta hormonas que estimulan la producción de ácido y enzimas digestivas.
Estructura del estómago
Los dos esfínteres evitan que el alimento salga del estómago hasta que sea necesario.
La mucosa produce gastrina, una hormona que estimula la secreción de ácido y enzimas digestivas.
Las tres bandas de músculo liso se contraen para romper y mezclar el alimento.
Digestión química en el estómago En respuesta a la presencia de
gastrina, la mucosa del estómago secreta un jugo gástrico que contiene:• Ácido hidroclorhídrico (HCl)-
produce un pH de cerca de 2.0 que mata las bacterias presentes en el alimento y desnaturaliza las proteínas desenrrollando las cadenas de aminoácidos.
• Pepsina- enzima digestiva que rompe las proteínas en pedazos pequeños (péptidos).
La pepsina se produce inicialmente como persinógeno. Se activa como pepsina cuando entra en contacto con el pH ácido del estómago.
Reflujo gástrico y acidez
El reflujo gástrico y la acidez y suceden cuando parte del contenido estomacal sale por el esfínter esofágico e irrita la mucosa del esófago. Cuando el problema es recurrente se puede producir de madrugada un intenso dolor de pecho parecido a un ataque cardiaco.
La acidez se trata con antiácidos y con medicamentos que reducen la producción de ácido hidroclorhídrico.
Úlceras estomacales
Las úlceras se forman cuando el jugo gástrico lacera y ataca la mucosa estomacal. Además de ser dolorosas, pueden causar sangrado y perforar el estómago.
Muchas úlceras son causadas por infección con Helicobacter pylori, una bacteria que tolera el ambiente ácido del estómago. Estas úlceras se tratan con antibióticos.
Quimo
El producto del estómago es una mezcla pastosa llamada quimo que pasa al intestino delgado cuando abre el esfínter pilórico. El quimo producto de la carne es a menudo verdoso.
Funciones del intestino delgado
El intestino delgado forma la mayor parte de las “tripas”. Aquí termina la digestión química del alimento y los productos finales se absorben. El páncreas y el hígado tienen conductos que abren a la parte inicial del intestino delgado, llamada duodeno.
Estructura del intestino delgado
La mucosa produce varias enzimas digestivas. Además, está muy doblada y tiene una gran área de superficie.
Las bandas musculares generan ondas peristálsicas que mueven al quimo a lo largo del intestino.
Ondas peristálsicas a lo largo del intestino delgado
La función del páncreas
En el intestino delgado, el quimo se mezcla con secreciones del páncreas y el hígado.
Enzimas pancreáticas rompen moléculas más grandes en unidades que pueden absorberse (monosacáridos, glicerol, ácidos grasos, aminoácidos, bases nitrogenadas). Bicarbonato presente en el jugo pancreático neutraliza el ácido estomacal para que las enzimas intestinales puedan funcionar.
La función del hígado
La digestión de las grasas en el intestino delgado requiere enzimas y bilis producidas por el hígado. Esta mezcla es almacenada en la vesícula biliar.
La bilis es una mezcla de sales, pigmentos, colesterol y lípidos que emulsifican las grasas para producir gotitas que las enzimas pueden degradar en glicerol y ácidos grasos.
Piedras en la vesícula
Las piedras en la vesícula son partículas hechas de colesterol y sales biliares. En baja cantidad son inofensivas, pero cuando abundan pueden tapar parcialmente la vesícula e interrumpir la llegada de la bilis al intestino, causando problemas con la digestión de las grasas.
Vesícula llena de piedras
Resumen de la digestión químicaEl producto final de la digestión es la transformación de compuestos complejos (e.g., carne) en compuestos simples (e.g., aminoácidos) que podemos absorber y usar.
Control sobre la digestión El sistema nervioso y el sistema endocrino controlan la digestión. La
llegada de alimento genera impulsos que van a las bandas de músculo liso y a las glándulas que producen las secreciones digestivas. El sistema autónomo acelera o atrasa la digestión. Por ejemplo, en momentos de peligro se atrasa la digestión para darle prioridad a procesos necesarios para lidiar con el peligro.
40.5 Absorción en el intestino delgado
La absorción de los productos de la digestión y del 80 % del agua sucede a través de la pared del intestino delgado. Este segmento del tubo digestivo mide una pulgada de diámetro y de 16 a 23 pies de largo.
La pared interna (mucosa) del intestino delgado tiene una gran área de superficie gracias a tres factores:• Además de ser larga, la superficie se dobla muchas
veces.• La superficie está tapizada de muchísimas estructuras
en forma de dedos llamadas vellos.• La superficie de cada vello contiene muchas
prolongaciones llamadas microvellos.
La superficie del intestino delgado
La célula dentada (brushborder cell) es el tipo de célula más común en la pared del intestino
Otras células presentes en la pared intestinal producen hormonas, mucina que lubrica el quimo y lisosimas que digieren las paredes celulares de las bacterias.
Absorción de agua y solutos
Proteínas de transporte presentes en los microvellos mueven sales, azúcares y aminoácidos activamente desde el lumen del intestino hasta el interior de las células dentadas y de allí a los capilares dentro del vello. El agua se absorbe junto con el soluto siguiendo un gradiente osmótico. El agua y los solutos salen del vello hacia el hígado y de allí al resto del cuerpo.
Absorción de grasas
Los ácidos grasos y los monoglicéridos se combinan con sales biliares para formar micelas que ayudan en la difusión a través de los microvellos. Luego se combinan con proteínas para formar lipoproteínas que salen de las células dentadas por exocitosis. Los triglicéridos entran a las vénulas linfáticas y a través del sistema linfático llegan al sistema circulatorio.
40.6 El intestino grueso
El intestino grueso mide unos 5 pies de largo y se divide en tres secciones: colon ascendente, colon transversal y colon descendente. La sección ascendente comienza en el ciego, donde está la entrada al apéndice. La sección descendente termina en el recto.
Función del intestino grueso
El material que pasa al intestino grueso se compone de agua y materia indigerible (incluyendo la celulosa del alimento vegetal). El intestino grueso absorbe agua mediante la absorción de iones de sodio (las moléculas de agua siguen al sodio a lo largo del gradiente osmótico). La absorción de agua compacta el contenido, las contracciones peristálsicas llevan las heces fecales hasta el recto.
En el colon vive una flora intestinal compuesta por grandes poblaciones de bacterias, la mayoría de las cuales no causan problemas. Algunas son beneficiosas porque producen vitaminas B12 y K que nosotros absorbemos.
Trastornos del intestino grueso El extreñimiento sucede cuando la persona evacúa
menos de tres veces a la semana. Para aliviarlo se recomienda aumentar el consumo de fibra (compuesta mayormente por celulosa). Esto aumenta el volumen de las heces fecales y los deseos de defecar.
La diarrea se debe menudo a una infección bacteriana que el cuerpo trata de expulsar. Las diarreas sostenidas son peligrosas porque la pérdida de agua causa deshidratación y desbalance de minerales.
La inflamación del apéndice (apendicitis) es peligrosa porque de romperse se liberarían grandes cantidades de bacterias en la cavidad abdominal, lo que puede producir una peritonitis.
Pólipos en el colon y colonoscopía
La colonoscopía examina la pared del intestino grueso en búsqueda de pólipos tanto benignos (que causan sagrado) como malignos (cancerosos).
El cáncer del colon es fácil de extirpar en las etapas tempranas pero es a menudo mortal luego de que ha hecho metástatis.
40.7 Metabolismo de los compuestos orgánicos absorbidos
Los productos de la digestión se recogen en la vena portal hepática y se llevan al hígado. El hígado elimina toxinas antes de que entren a la circulación general, almacena las vitaminas liposolubles A y D, y almacena glucosa como glucógeno. Entre comidas, el hígado degrada glucógeno para producir glucosa y mantener la concentración de azúcar que requiere el cerebro, ya que las neuronas sólo pueden usar glucosa para producir energía.
Los productos de la digestión tienen tres destinos principales: son degradados para producir energía, son almacenados para uso futuro o son usados para construir biomoléculas más grandes. El exceso de carbohidratos se convierte en grasa y se almacena en el hígado y en el tejido adiposo.
Funciones del hígado
40.8 Requisitos nutricionales del ser humano
El alimento nos provee dos grupos de moléculas: las que metabolizamos para producir energía y las que usamos para mantener la integridad física del cuerpo.
Los dietistas han desarrollado guías de dietas balanceadas basadas en el sexo, la edad, la estatura, el peso y la actividad de las personas. En mypyramid.gov puedes generar una guía individuale adaptadas a tus propias necesidades.
Guía nutricional para mujeres de 10 a 30 a ños de edad que se ejercitan menos de 30 minutos diariamente.
Carbohidratos buenos
Los carbohidratos complejos proveen energía, vitaminas y fibra que mantiene la regularidad del sistema digestivo. Estos carbohidratos se obtienen consumiendo granos enteros, frutas frescas, y vegetales.
Carbohidratos menos tbuenos Los carbohidratos
procesados contienen calorías vacías porque no van acompañadas de otros nutrientes ni de fibra. Las harinas refinadas, el azúcar refinada y el sirope de maíz (corn syrup) son ejemplos de estos carbohidratos. El exceso de calorías se convierte en grasa.
Lípidos No podemos vivir sin lípidos.
Los fosfolípidos y el colesterol son componentes de las membranas celulares. Los lípidos sirven como reservas de energía, para aislar el cuerpo y mantener nuestra temperatura, para proteger los tejidos amortiguando golpes y para almacenar las vitaminas liposolubles (A,D,E,K).
Algunos ácidos grasos son esenciales porque no los producimos y tienen que estar en la dieta.
Lípidos buenos
Las grasas insaturadas (sus ácidos grasos contiene enlaces dobles) son líquidas a temperatura de ambiente. Las poliinsaturadas (como los ácidos grasos omega-3 y omega-6) y las monoinsaturadas (como el ácido oleico) son más beneficiosas para la salud. El pescado es rico en ácidos grasos insaturados.
Lípidos malos
Las grasas saturadas son sólidas a temperatura de ambiente. Abundan en la carne y los productos lácteos. Pueden aumentar el riesgo de enfermedades del corazón, trombosis y cáncer.
Las grasas trans son particularmente detrimentales y están en desuso. Irónicamente, mientras más grasa
tiene la carne mejor sabe. El sabor está en la grasa.
Tipos princiapales de lípidos
Proteínas
La proteína presente en la dieta es la fuente principal de los aminoácidos que usamos para sintetizar las enzimas y la proteínas estructurales de nuestro cuerpo. Ocho de los veinte aminoácidos son esenciales porque no los sintetizamos y tienen que estar en la dieta.
La carne contiene todos los aminoácidos esenciales. Una dieta vegetariana puede contener todos los aminoácidos si se combinan distintos vegetales.
40.9 Vitaminas y minerales
Las vitaminas son sustancias orgánicas esenciales que necesitamos en cantidades muy pequeñas. Todas las dietas balanceadas tienen todas las vitaminas, por lo que la mayoría de los suplementos vitamínicos son innecesarios. Sólo las vitaminas liposolubles (A,D,E,K) se almacenan, el exceso del resto se elimina en la orina.
Ejemplos de vitaminas• A- necesaria para la síntesis de los pigmentos
visuales.• K- necesaria para la coagulación de la sangre• B3 (niacina)- necesaria para producir la coenzima
NAD• C (ácido ascórbico)- necesaria para producir colágeno
Minerales
Los minerales son sustancias inorgánicas esenciales que necesitamos en cantidades pequeñas. Ejemplos:• Hierro- componente de la hemoglobina y de los
citocromos de la cadena de transporte de electrones• Calcio- componente de los huesos y dientes.
Necesario para la coagulación de la sangre y la contracción muscular
• Sodio- fundamental para el balance iónico del cuerpo y para la transmisión del impulso nervioso
• Yodo- componente de las hormonas de la tiroides.• Cobre- necesario para la síntesis de melanina• Cloro- necesario para el balance iónico del cuerpo y
para la formación de ácido hidroclorhídrico
40.10 Peso ideal y sobrepeso
Ningún animal desperdicia o bota alimento. Tal comportamiento sería no adaptativo y desde muy temprano fue eliminado por la selección natural. La obesidad es el resultado normal de la ingestión exagerada de calorías... el cuerpo no las desecha, las almacena como grasa.
El peso correcto Hay varios índices y tablas para determinar el peso normal o
más saludable de una persona. Éste es uno.
Obesidad Los países
desarrollados sufren una epidemia de sobrepeso y obesidad causada por el consumo excesivo de alimento y la falta de ejercicio. El 60 % de los americanos están sobrepeso u obesos.
La obesidad aumenta el riesgo de la diabetes tipo II y otras enfermedades.
Debido a la obesidad, la expectativa de vida en los EU bajará por primera vez en muchas generaciones.
Factores en la obesisad
Estudios con gemelos idénticos demuestran que la obesidad tiene un componente genético. Las personas propensas a aumentar de peso necesitan cuidar más el balance entre las calorías ingeridas y las usadas por la actividad y el ejercicio.
El tejido adiposo secreta la hormona leptina que reduce el apetito mientras que el estómago produce la hormona grelina que lo aumenta.
Biodiversidad- Siproeta stelenes
La malaquita es una de las mariposas más grandes, lindas y comunes de Puerto Rico. Abunda a través del Caribe y desde Texas hasta Brasil. Su nombre deriva de la tonalidad verdosa que tienen las escamas del ala, un color parecido al del mineral llamado malaquita.