PROCESOS DE ALIMENTACIÓN Y NUTRICIÓN EN LOS ANIMALES Las esponjas y las ballenas se alimentan de partículas de alimento suspendidas en el agua. Las jirafas comen hojas y los antílopes pastan. Las ranas, los leones y algunos insectos capturan a otros animales. Aunque sus opciones de comida y mecanismos de alimentación son diversos, todos los animales son heterótrofos, organismos que deben obtener su energía y alimento de las moléculas orgánicas manufacturadas por otros organismos.
Los nutrientes son sustancias presentes en los alimentos que se utilizan como fuentes de energía para impulsar los sistemas del cuerpo, como ingredientes para formar compuestos necesarios para los procesos metabólicos, y como componentes básicos en el crecimiento y reparación de tejidos. Obtener nutrientes reviste tal importancia vital que tanto los organismos individuales como los ecosistemas están estructurados alrededor del tema central de la nutrición, el proceso de tomar y usar los alimentos. El plano corporal de un animal y su estilo de vida están adaptados a su modo particular de obtener alimentos. Por ejemplo, el lobo de mar vive en el fondo marino a profundidades de hasta 120 m. Caza almejas, cangrejos, estrellas y erizos de mar. Sus dos mandíbulas, superior e inferior, tienen de 4 a 6 dientes similares a colmillos con los que hiere y desgarra a sus presas. Detrás de los colmillos hay tres hileras de dientes que aplastan las duras conchas de su presa. También tiene dientes aserrados en la garganta.
La nutrición ha sido una fuerza importante en la evolución humana. A través de la selección natural, la dieta humana se volvió más variada que las de otros primates. Los humanos también se volvieron más eficaces para obtener alimentos. Su dieta de mayor calidad sustentó la evolución de un cerebro más grande y complejo.
Con sólo unas cuantas variaciones, todos los animales requieren los mismos nutrientes básicos: carbohidratos, lípidos, proteínas, vitaminas y minerales. Los tres primeros se usan como fuentes de energía. Comer demasiado de cualquiera de estos nutrientes puede resultar en aumento de peso, mientras que comer muy pocos nutrientes o seguir una dieta no balanceada puede resultar en desnutrición y muerte. La desnutrición, o estado nutricional deficiente, resulta de la ingesta alimentaria que está por abajo o por arriba de las necesidades requeridas.
En poblaciones humanas, tanto la desnutrición (en particular la deficiencia de proteínas) como la obesidad (que resulta de la alimentación en exceso) son graves problemas de salud. El procesamiento de alimentos y la nutrición son áreas de investigación activas.
La alimentación es la selección, adquisición e ingestión de comida. La dieta es el resultado de esa “selección” realizada en un periodo de tiempo. Muchos animales tienen un sistema digestivo que procesa los alimentos que comen. La ingestión es el proceso de llevar alimentos a la cavidad digestiva. En muchos animales, entre ellos los vertebrados, la ingestión incluye introducir alimentos en la boca y tragarlos.
El proceso de triturar físicamente los alimentos y después degradarlos de manera química se denomina digestión. Puesto que los animales comen las macromoléculas elaboradas por y para otros organismos, deben transformar estas moléculas en otras más sencillas y pequeñas, estas luego serán usadas para sintetizar nuevas macromoléculas para sus propias necesidades. Por ejemplo, los humanos no pueden incorporar las proteínas y otros compuestos orgánicos de una hamburguesa directamente en sus propias células. Deben digerir mecánicamente la carne y luego digerir químicamente, acción mediada por enzimas. Durante la digestión, compuestos orgánicos complejos son degradados en componentes moleculares más pequeños, los aminoácidos. Por ejemplo, las proteínas se descomponen en los aminoácidos que las constituyen. Más tarde, estos aminoácidos son utilizados para sintetizar proteínas adaptadas a las necesidades de esa persona en ese momento particular.
Los aminoácidos y otros nutrientes pasan por el revestimiento del sistema digestivo y hacia la sangre por absorción. Luego, el sistema circulatorio transporta los nutrientes a todas las células del cuerpo, las cuales los usan para sintetizar proteínas y otros compuestos orgánicos, o como combustible para la respiración celular. Los alimentos que no son digeridos y absorbidos son desechados del cuerpo, un proceso denominado egestión o eliminación.
Los animales están adaptados a su modo de nutrición
Los animales se clasifican como herbívoros, carnívoros u omnívoros con base en el tipo de alimentos que suelen comer. Para cada tipo de alimentación han evolucionado muchas adaptaciones. Por ejemplo, los picos de las aves y los dientes de muchos vertebrados están especializados en cortar, rasgar, aplastar o masticar alimentos. Los animales que se alimentan directamente de productores se denominan herbívoros, o consumidores primarios. La mayoría de lo que come un herbívoro no es digerido de manera eficaz y se elimina del cuerpo, casi sin ningún cambio, como desecho. Es por esto que los herbívoros deben comer grandes cantidades de alimento para obtener la nutrición que requieren. Muchos herbívoros, por ejemplo: saltamontes, langostas, elefantes y ganado, dedican una parte importante de su existencia a comer. Los animales no pueden digerir la celulosa de las paredes de las células vegetales, y en ellos han evolucionado muchas adaptaciones para extraer nutrientes del material vegetal que comen.
Muchos herbívoros, incluidas termitas, vacas y caballos, tienen una relación simbiótica con bacterias, hongos y otros microorganismos que habitan en sus tractos digestivos. Los rumiantes (ganado, ovejas, ciervos, jirafas) son animales con pezuñas cuyo estómago está dividido en cuatro cámaras. Las bacterias y los protistas simbióticos que viven en las dos primeras cámaras digieren celulosa, separando algo de la molécula en azúcares, que después son usados por el huésped y las bacterias mismas. Las bacterias producen ácidos grasos durante su metabolismo, parte de ellos es absorbida por el animal y sirve como fuente de energía importante. Trozos sólidos de alimento se acumulan para formar un bolo, que es regurgitado hacia la boca del animal, donde se mezcla con saliva y es masticado otra vez. Cuando el bolo es vuelto a tragar, la comida parcialmente digerida es descompuesta aún más. La comida parcialmente digerida pasa hacia la tercera cámara, donde agua y minerales son absorbidos hacia la sangre. La digestión es completada en la cuarta cámara, que corresponde al estómago de los humanos y otros animales que tienen un solo estómago.
A veces los herbívoros son comidos por carnívoros, que también pueden comerse unos a otros. Muchos carnívoros (consumidores secundarios y de nivel superior en los ecosistemas) son depredadores, adaptados para capturar y matar presas. Algunos carnívoros aprovechan sus víctimas y las devoran vivas y completas. Otros paralizan, aplastan o trituran a la presa antes de ingerirla. Algunas adaptaciones para este tipo de alimentación incluyen tentáculos, garras, colmillos, glándulas venenosas y dientes. Los mamíferos carnívoros tienen dientes caninos bien desarrollados para herir a su presa durante el combate. Las hienas manchadas, que son excelentes depredadoras y carroñeras, tienen grandes mandíbulas que les permiten consumir todo el cadáver de un elefante, incluyendo huesos y piel. Se desperdician pocos nutrientes. La carne se digiere más fácilmente que la comida vegetal y los tractos digestivos de los carnívoros son más cortos que los de los herbívoros.
Los omnívoros, como cerdos, humanos, la mayoría de los osos y algunos peces, consumen plantas y animales. Las lombrices ingieren grandes cantidades de tierra que contiene material tanto animal como vegetal. Al nadar, la ballena azul, el animal más grande, filtra diminutas algas y animales presentes en el agua. Los omnívoros a menudo tienen adaptaciones que les ayudan a distinguir entre una amplia gama de olores y sabores, por lo tanto seleccionan una variedad de alimentos.
Los animales también pueden clasificarse según los mecanismos que usan para alimentarse. Muchos omnívoros son filtradores que eliminan partículas de alimento suspendidas en el agua donde habitan. Por ejemplo, las almejas y las ostras atrapan partículas de alimento suspendidas en la mucosidad secretada por sus branquias. Algunos equinodermos atrapan partículas de alimento a lo largo de sus tentáculos, que están recubiertos por mucosidad. Las ballenas barbadas usan filas de placas duras (barbas) suspendidas del techo de la boca para filtrar pequeños crustáceos.
Algunos animales se alimentan de fluidos por perforación y succión. Los mosquitos tienen estructuras altamente adaptadas para perforar la piel y succionar la sangre. Los murciélagos que se alimentan de néctar tienen una lengua larga y dentición reducida (número de dientes). Las aves que se alimentan de polen y néctar tienen picos y lenguas largas. La forma, el tamaño y la curva del pico pueden estar especializados para alimentarse o capturar un tipo de alimento particular.
Digestión intracelular, por ejemplo, Esponjas
Las esponjas, invertebrados muy simples, obtienen alimentos al filtrar organismos microscópicos del agua circundante. Las células individuales fagocitan las partículas de alimento y la digestión es intracelular dentro de las vacuolas digestivas. Los desechos son expulsados hacia el agua que circula continuamente por el cuerpo de la esponja.
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Digestión intracelular
Esponja
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Formación y Función de los lisosomas y las vacuolas digestivas
DETALLE del PASO 4 de la imagen de la ESPONJA en las células con collar |
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Endocitosis/Fagocitosis y Exocitosis
DETALLE de los PASOS 4 y 5 de la imagen de la ESPONJA en las células con collar
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Para entender mejor la digestión intracelular hay que recordar cómo es una célula eucariota, recomiendo ver el video y las imágenes de la publicación del blog
CÉLULA EUCARIOTA
Algunos invertebrados tienen una cavidad digestiva con una sola abertura
La mayoría de los animales tiene una cavidad digestiva. La digestión dentro de una cavidad es más eficaz que la digestión intracelular porque las enzimas digestivas pueden liberarse en un espacio confinado. Se requiere menos área superficial. Los cnidarios (como las hidras y las medusas) y los platelmintos tienen una cavidad gastrovascular, una cavidad digestiva central con una sola abertura. Los cnidarios capturan pequeños peces acuáticos con ayuda de sus células y tentáculos urticantes. La boca se abre hacia la cavidad gastrovascular. Las células que revisten esta cavidad digestiva secretan enzimas que descomponen las proteínas. La digestión continúa intracelularmente dentro de las vacuolas digestivas y los nutrientes digeridos se difunden hacia otras células. Las contracciones del cuerpo promueven la expulsión de las partículas de alimento no digeridas a través de la boca.
Los platelmintos de vida libre comienzan a digerir a su presa incluso antes de ingerirla. Extienden la faringe a través de su boca y secretan enzimas digestivas sobre su presa. Luego de ser ingerido, el alimento entra a la cavidad gastrovascular ramificada, donde las enzimas continúan digiriendo. Las células que revisten la cavidad gastrovascular fagocitan fragmentos de alimento parcialmente digeridos, y la digestión se completa dentro de las vacuolas digestivas. Así como en los cnidarios, la cavidad digestiva de los platelmintos tiene una sola abertura, por lo que los desechos no digeridos son expulsados por la boca.
Los sistemas digestivos de la mayoría de los animales tienen dos aberturas
La mayoría de los invertebrados y todos los vertebrados poseen un plano corporal de “tubo dentro de un tubo”. La pared del cuerpo forma el tubo exterior. El tubo interior es un sistema digestivo con dos aberturas, el cual algunas veces se conoce como sistema digestivo completo. El alimento entra por la boca y la comida no digerida es eliminada por el ano. Los movimientos de mezcla y propulsión del sistema digestivo se denominan motilidad. La actividad de propulsión característica de la mayoría de las regiones del sistema digestivo es la peristalsis, ondas de contracción muscular que empujan el alimento en una dirección. Es posible tomar más alimentos mientras los alimentos previamente ingeridos están en proceso de digestión y son absorbidos más abajo en el sistema digestivo. En un sistema digestivo con dos aberturas, varias regiones del tubo están adaptadas para llevar a cabo funciones específicas
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La lombriz de tierra, como la mayoría de los animales,
tiene un sistema digestivo completo que vade la boca al ano.
Varias regiones del sistema digestivo están especializadas
en realizar diferentes funciones de procesamiento de alimentos. |
El sistema digestivo de los vertebrados
Varias regiones del sistema digestivo de los vertebrados están especializadas en realizar funciones específicas. El alimento pasa en secuencia por las siguientes regiones especializadas:
boca- faringe (garganta) - esófago - estómago - intestino delgado - intestino grueso - anoEl hígado, el páncreas y las glándulas salivales (en los vertebrados terrestres) son glándulas accesorias que secretan jugos gástricos en el sistema digestivo
La pared del sistema digestivo consta de cuatro capas. Aunque varias regiones difieren de alguna manera en la estructura, las capas son básicamente semejantes en todo el tracto digestivo. La mucosa, que consta de una capa de tejido epitelial y tejido conectivo subyacente, reviste el lumen (espacio interior) del sistema digestivo. En el estómago y en el intestino, la mucosa está bastante plegada para incrementar la superficie de secreción y absorción. Alrededor de la mucosa se encuentra la submucosa, una capa de tejido conectivo rico en vasos sanguíneos, vasos linfáticos y nervios. Una capa muscular, que consta de dos subcapas de músculo liso, rodea la submucosa. En la subcapa interior, las fibras musculares están dispuestas circularmente alrededor del tubo digestivo. En la capa exterior, las fibras musculares están dispuestas longitudinalmente. Por debajo del nivel del diafragma, el recubrimiento de tejido conectivo exterior del sistema digestivo se denomina peritoneo visceral, que está conectado a través de varios pliegues con el peritoneo parietal, una hoja de tejido conectivo que reviste las paredes de las cavidades abdominal y pélvica. Los peritoneos visceral y parietal encierran parte del celoma, la cavidad peritoneal. La inflamación del peritoneo, denominada peritonitis, puede ser muy grave porque la infección puede difundirse a lo largo del peritoneo hacia la mayoría de los órganos abdominales.
Para aprender más sobre el sistema digestivo humano entrar al siguiente enlace:
Fuentes consultadas:1- Solomon, Berg & Martin (2013) Biología, 9na Edición, Cengage Learning, pp 1112-1117
2- Audesirk et al (2013), Biología la vida en la Tierra, Pearson, México, pp 656-674
Actividades:
1- Leer el texto, observar cada imagen y leer la información que ahí se destaca.
2- Definir:
a- Nutriente
b- Ingestión
c- Digestión
d- Absorción
e- Eliminación
3- Explica el siguiente esquema
4 - Completar
5 - ¿Qué aprendiste hoy?
6 - ¿Qué te llamó la atención?
