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Clase para el capítulo 34Nutrición y digestión

Clase para el capítulo 34Nutrición y digestión

Copyright © 2008 Pearson Prentice Hall, Inc.

Teresa Audesirk • Gerald Audesirk • Bruce E. ByersTeresa Audesirk • Gerald Audesirk • Bruce E. Byers

Biología: la vida en la TierraOctava Edición

Biología: la vida en la TierraOctava Edición

Carré Otis, ahora recuperada de la anorexia, observa su imagen saludableen el espejo. Las personas anoréxicas se miran al espejo y ven un individuo

con sobrepeso, sin importar qué tan esqueléticos estén sus cuerpos.

Contenido del capítulo 34

• 34.1 ¿Qué nutrimentos necesitan los animales? 34.2 ¿Cómo se efectúa la digestión?

• 34.3 ¿Cómo digieren los alimentos los seres humanos?

Contenido de la sección 34.1

• 34.1 ¿Qué nutrimentos necesitan los animales?– La energía se obtiene de los nutrimentos y se

mide en calorías.– Los lípidos incluyen triglicéridos (grasas),

fosfolípidos y colesterol.– Los carbohidratos son una fuente de energía

rápida.– Los aminoácidos forman los bloques de

construcción de las proteínas.


• 34.1 ¿Qué nutrimentos necesitan los animales? (continuación)– Los minerales son elementos indispensables

para el cuerpo. – Las vitaminas desempeñan diversos papeles

en el metabolismo.– Dos terceras partes del cuerpo humano se

componen de agua.– Ciertas pautas nutricionales ayudan a obtener

una dieta equilibrada.

Nutrimentos

• Todos los alimentos contienen nutrimentos que necesitamos para sobrevivir.

• La nutrición es el proceso de adquirir nutrimentos y pasarlos a una forma que el cuerpo pueda utilizar.

• Los nutrimentos se clasifican en cinco categorías:

– Lípidos

– Carbohidratos

– Proteínas

– Minerales

– Vitaminas

Nutrimentos

Energía que se obtiene de los nutrimentos

• La mayor parte de la energía que utilizan las células se deriva de los carbohidratos y los lípidos. – Estas moléculas se desdoblan y sus

subunidades se metabolizan durante la respiración celular.

– Se libera energía que se capta en el ATP.

• La energía de los nutrimentos se mide en calorías.– Una caloría es la cantidad de energía

requerida para elevar la temperatura de 1 gramo de agua en 1 grado Celsius.

– El contenido calórico de los alimentos se mide en unidades de 1000 calorías (kilocalorías), también llamadas Calorías (con C mayúscula).


• El cuerpo humano promedio en reposo quema unas 70 Calorías por hora, y hasta casi 20 Calorías por minuto durante el ejercicio.


• La cantidad de ejercicio que se requiere para “quemar” diferentes tipos de alimentos se muestra en la Tabla 34-1.


Lípidos

• Los lípidos son nutrimentos esenciales.

• Los lípidos son un grupo diverso, contienen largas cadenas de átomos de carbono y son insolubles en agua.

• Algunas especies animales son capaces de sintetizar los lípidos especializados, otras especies deben obtener algunos de éstos, llamados ácidos grasos esenciales (bloques de construcción), a partir de su alimento.

Lípidos

• Tres tipos de lípidos principales:– Triglicéridos (se utilizan primordialmente

como fuente de energía).– Fosfolípidos (importantes componentes de

las membranas celulares).– Colesterol (se emplea en la síntesis de

membranas celulares, hormonas sexuales y bilis).

Lípidos

Los animales almacenan energía en forma de triglicéridos

• Cuando la dieta de un animal proporciona más energía de la que necesita, el exceso se convierten en triglicéridos para almacenarse.– En cada kilogramo de triglicéridos se

almacenan aproximadamente unas 8000 Calorías.

• Los triglicéridos tienen dos ventajas importantes como moléculas para almacenar energía:– Son la fuente de energía más concentrada

comparados con los carbohidratos o las proteínas.

– Los lípidos hidrofóbicos no causan una acumulación adicional de agua en el cuerpo.


• En los animales que mantienen una temperatura corporal elevada, los depósitos de triglicéridos sirven también como aislante.


FIGURA 34-1 La grasa sirve como aislante

Carbohidratos

• Los carbohidratos son una fuente de energía rápida, pero también pueden tener usos estructurales.

• Los carbohidratos se pueden desdoblar en monosacáridos (por lo general, glucosa), que se usa para producir energía.

• Los carbohidratos incluyen:– Los monosacáridos

• Ejemplo: glucosa

– Los disacáridos • Ejemplo: sacarosa

– Los polisacáridos• Ejemplos: el almidón, el glucógeno y la celulosa

Carbohidratos

Aminoácidos y proteínas

• Las proteínas se desdoblan en subunidades de aminoácidos, los cuales pueden utilizarse para sintetizar nuevas proteínas.

• Las proteínas desempeñan muchas funciones:– Enzimas– Receptores en las membranas celulares– Moléculas portadoras de oxígeno – Proteínas estructurales – Anticuerpos– Proteínas musculares– Fuente de energía


• El ser humano puede sintetizar 11 de los 20 aminoácidos distintos empleados en las proteínas.

• Aquellos que no pueden sintetizarse se llaman aminoácidos esenciales y deben obtenerse de los alimentos.


• Una deficiencia de proteínas puede provocar una condición debilitante llamada kwashiorkor.


FIGURA 34-2a Síntomas de deficiencias de proteínas y vitaminas

Minerales

• Los minerales son elementos que desempeñan papeles cruciales en la nutrición animal.

• Los minerales deben obtenerse por medio de la dieta.

• La Tabla 34-2, proporciona ejemplos de las principales fuentes de minerales y sus funciones en el ser humano.

Vitaminas

• Las vitaminas son un grupo diverso de compuestos orgánicos que los animales requieren en pequeñas cantidades.

• Las vitaminas se deben obtener de la dieta.

• Algunas vitaminas son antioxidantes que se unen a radicales libres (moléculas dañinas) y ayudan a evitar que dañen al DNA.

– Ejemplos: vitaminas C y E.

Vitaminas

• Las vitaminas que el ser humano necesita suelen agruparse en dos categorías:

– Solubles en agua o hidrosolubles.

– Solubles en lípidos o liposolubles.

Vitaminas

Vitaminas hidrosolubles

• Incluyen a la vitamina C y los nueve compuestos que constituyen el complejo B.

• Las vitaminas hidrosolubles se disuelven en el plasma sanguíneo y no se almacenan en el cuerpo en cantidades apreciables.– Es indispensable reabastecer al cuerpo de

estas vitaminas con la dieta.

• La mayoría ayuda a promover reacciones químicas que suministran energía o sintetizan moléculas biológicas.


• La Tabla 34-3, proporciona ejemplos de fuentes de vitaminas y sus funciones en el ser humano.


• Una deficiencia de niacina provoca piel agrietada y escamosa característica de la pelagra.


FIGURA 34-2b Síntomas de deficiencias de proteínas y vitaminas

Vitaminas liposolubles

• Incluyen vitaminas A, D, E y K.

• Las vitaminas liposolubles se pueden almacenar en la grasa corporal y podrían acumularse en el cuerpo con el tiempo.

• La Tabla 34-3, proporciona ejemplos de fuentes de vitaminas y sus funciones en el ser humano.

• Una deficiencia de vitamina D puede provocar el raquitismo.

Vitaminas liposolubles

FIGURA 34-2c Síntomas de deficiencias de proteínas y vitaminas

Agua

• Dos terceras partes del cuerpo humano se componen de agua.– Es el principal componente de la saliva, la

sangre, la linfa, el fluido intersticial y el citosol. – Es necesaria para las reacciones

metabólicas.

• El requerimiento promedio diario de agua de un adulto es de unos 10 vasos (2500 mililitros.– Esta cantidad aumenta con el ejercicio, el

calor o la baja humedad.– El 50% se obtiene de los alimentos sólidos.– El 40% se obtiene de la ingestión de líquidos.– La respiración celular genera el 10%.

Agua

Pautas nutricionales

• Para ayudar a la gente a tomar decisiones informadas, el gobierno de Estados Unidos ha establecido ciertas pautas nutricionales en el sitio Web interactivo:

www.mypyramid.gov

http://www.mypyramid.gov/

• Los niveles alimenticios pueden proporcionar información específica sobre las calorías, fibras, grasas, azúcares, y contenido vitamínico.

Pautas nutricionales

FIGURA 34-3 Etiqueta completa de alimentos


• 34.2 ¿Cómo se efectúa la digestión?– Generalidades de la digestión.– En las esponjas la digestión se efectúa dentro

de las células individuales.– Una bolsa con una abertura es el sistema

digestivo más simple.– La digestión en un tubo permite a los

animales alimentarse con mayor frecuencia.– Especializaciones digestivas.

Generalidades de la digestión

• Digestión es el proceso de trituración física seguida del desdoblamiento químico de los alimentos.

• Este proceso lo lleva a cabo el sistema digestivo.– Acepta y luego digiere las complejas

moléculas de sus alimentos para convertirlas en moléculas más sencillas susceptibles de absorberse.

– El material que no puede aprovecharse o desdoblarse se expulsa del cuerpo.

• Todos los sistemas digestivos deben realizar cinco tareas:

1. Ingestión: la comida se debe introducir en el tracto digestivo a través de una abertura (la boca).

2. Desdoblamiento mecánico: la comida se debe dividir físicamente en fragmentos más pequeños.


• Todos los sistemas digestivos deben realizar cinco tareas:

3. Desdoblamiento químico: las partículas de alimento deben exponerse a enzimas digestivas que desdoblan las moléculas grandes en subunidades más pequeñas.

4. Absorción: las moléculas pequeñas deben ser transportadas fuera de la cavidad digestiva.

5. Eliminación: los materiales no digeribles se deben expulsar del cuerpo.


Digestión dentro de células individuales

• Las esponjas son sedentarias, filtran el alimento y no tienen un sistema digestivo especializado.

• Las esponjas dependen de sus células individuales para digerir el alimento (digestión intracelular).

• La digestión se lleva a cabo en células en collar especializadas revestidas con cámaras llenas de líquido.

a) Esponja tubular

FIGURA 34-4a Digestión intracelular en una esponja

• Las células en collar especializadas dentro de la esponja ingieren organismos microscópicos del agua, formando vacuolas alimentarias.

• Las vacuolas se fusionan con pequeñas vesículas que contienen enzimas digestivas llamadas lisosomas.


• El citoplasma absorbe las moléculas más pequeñas, los residuos no digeridos son expulsados de la célula (y de la esponja).


FIGURA 34-4 Digestión intracelular en una esponja

El sistema digestivo más simple

• Una bolsa con una abertura es el sistema digestivo más simple.

• Los organismos más grandes y complejos desarrollaron una cámara dentro del cuerpo donde trozos de comida se desdoblan por la acción de enzimas que actúan fuera de las células (digestión extracelular).

• Las hidras tienen una cavidad gastrovascular con una sola abertura en un extremo.


FIGURA 34-5a Digestión en una bolsa

• Las hidras tienen una sola abertura en un extremo.– La abertura funciona como boca y como ano.– Los tentáculos urticantes atrapan alimento y lo

llevan a la cavidad gastrovascular.– Las células glandulares que revisten la cavidad

secretan enzimas que inician la digestión.– Las células que revisten esa cavidad absorben los

nutrimentos y rodean partículas pequeñas de alimento, después ocurre la digestión intracelular.

– Los residuos no digeridos se expulsan por la boca.


FIGURA 34-5b Digestión en una bolsa

• Debido a que sólo hay una abertura, los sistemas digestivos con forma de bolsa sólo pueden procesar un alimento a la vez.– Es inadecuado para los animales activos que

deben alimentarse con frecuencia.


Digestión en un tubo

• La digestión en un tubo permite a los animales alimentarse con mayor frecuencia.– Los desechos no interfieren con la ingesta de

alimento.

• La mayoría de los animales tienen un sistema digestivo tubular, con una boca en un extremo y un ano en el otro.

• Las regiones especializadas del tubo optimizan el procesamiento de los alimentos.

Digestión en un tubo

Especializaciones digestivas

• Los sistemas digestivos tubulares permiten a diferentes tipos de animales comer una amplia variedad de alimentos y extraer de ellos la máxima cantidad de nutrimentos.– Carnívoros: se alimentan de otros animales.– Herbívoros se alimentan sólo de plantas.– Omnívoros: se alimentan tanto de animales

como de plantas.

• Animales rumiantes:– Herbívoros que son capaces de desdoblar la

celulosa con ayuda de microorganismos y extraer nutrimentos del duro material de las plantas.

– La rumia es el proceso de regurgitación de los alimentos para volver a masticarlos.


• Animales rumiantes:– Han desarrollado complejos sistemas

digestivos que albergan microorganismos capaces de desdoblar la celulosa (usando la enzima celulasa).


FIGURA 34-6 El sistema digestivo de los rumiantes

• La longitud del intestino delgado está correlacionada con la dieta.– Puesto que las paredes celulares son

difíciles de digerir, los intestinos de los herbívoros son más largos para tener una mayor oportunidad de absorber los nutrimentos.

– Los intestinos delgados de los carnívoros son relativamente más cortos porque las proteínas son más fáciles de digerir.


• Los dientes se adaptan a la dieta y tienen diferentes funciones:– Los incisivos delgados se usan para morder.– Los caninos se usan para desgarrar.– Los premolares se usan para triturar.– Los molares se usan para moler y masticar.


• Los omnívoros, carnívoros y herbívoros resaltan diferentes dientes según su dieta.


FIGURA 34-7 Los dientes evolucionaron para adaptarse a diferentes dietas

FIGURA 34-7a Los dientes evolucionaron para adaptarse a diferentes dietas

FIGURA 34-7b Los dientes evolucionaron para adaptarse a diferentes dietas

FIGURA 34-7c Los dientes evolucionaron para adaptarse a diferentes dietas

• Las aves carecen de dientes y usan mollejas para triturar el alimento.


• Las aves degluten su alimento entero.• El alimento pasa al buche, que se almacena

y suaviza por la acción del agua. • De ahí pasa al estómago, que secreta

enzimas.• Entra en la molleja, una cámara muscular

con paredes gruesas para triturar el alimento.• La digestión y la absorción ocurren en el

intestino delgado.


FIGURA 34-8 Adaptaciones digestivas en un ave


• 34.3 ¿Cómo digieren los alimentos los seres humanos?– El desdoblamiento mecánico y químico de los

alimentos se inicia en la boca.– El esófago conduce los alimentos al estómago.– Casi toda la digestión se efectúa en el intestino

delgado.– Casi toda la absorción se efectúa en el

intestino delgado.– En el intestino grueso se absorbe agua y se

forman heces. – La digestión es controlada por el sistema

nervioso y ciertas hormonas.

El aparato digestivo humano

• El aparato digestivo humano está adaptado para procesar una amplia variedad de alimentos diferentes.

• A medida que el alimento viaja por el sistema digestivo, es procesado de diferentes maneras por diversas estructuras.

FIGURA 34-9 El tracto digestivo humano

La boca

• El desdoblamiento mecánico y químico de los alimentos se inicia en la boca.

• La masticación inicia el desdoblamiento mecánico del alimento por los dientes:– Los incisivos cortan trozos de alimento.– Los caninos sirven para desgarrar. – Los premolares trituran el alimento.– Los molares convierten el alimento en una

pasta y lo mastican.– La boca humana tiene 32 dientes.

La boca

FIGURA 34-7a Los dientes evolucionaron para adaptarse a diferentes dietas

• Las glándulas salivales secretan saliva que inicia el desdoblamiento químico de los alimentos.

La boca

• Funciones de la saliva: – Contiene amilasa que inicia el

desdoblamiento de almidones en compuestos más simples como los disacáridos.

– Contiene anticuerpos y una enzima que mata bacterias.

– Lubrica el alimento para facilitar la deglución. – Lleva las moléculas alimenticias a las papilas

gustativas de la lengua que identifica el tipo y la calidad del alimento.

La boca

• La lengua empuja el alimento a la faringe, una cavidad muscular que conecta la boca con el esófago.

• La epiglotis se pega a la laringe, que evita que el alimento deglutido entre en la tráquea.

• Contracciones musculares empujan el alimento hacia el esófago.

La boca

• Contracciones musculares empujan el alimento hacia el esófago.

La boca

FIGURA 34-10a El reto de la deglución

FIGURA 34-10b El reto de la deglución

El esófago

• La deglución arrastra el alimento al esófago, un tubo musculoso.

• El esófago produce una serie de contracciones musculares (peristaltismo) que llevan el alimento hacia el estómago.

FIGURA 34-11 Peristaltismo

El estómago

• El alimento entra en el estómago, que es una bolsa muscular expansible.

• El estómago se conecta con el intestino delgado, pero el músculo del esfínter pilórico regula el paso del alimento a éste.

FIGURA 34-12 El estómago

• El estómago tiene tres funciones principales:– Almacenar el alimento y dejarlo pasar

gradualmente al intestino delgado.– El desdoblamiento mecánico del alimento por

medio de movimientos de contracción y batido.

– El desdoblamiento químico del alimento con las secreciones de las glándulas gástricas.

El estómago

• Las glándulas gástricas secretan:– Gastrina: es una hormona que estimula la secreción

del ácido clorhídrico (HCI) por las células estomacales.

– Ácido clorhídrico (HCI): hace que los líquidos estomacales sean muy ácidos.

– Pepsinógeno: una enzima inactiva que se convierte en la enzima activa pepsina cuando es expuesta al HCI; desdobla las proteínas en cadenas más cortas llamadas péptidos.

– Moco: protege a las paredes estomacales de los ácidos.

El estómago

• Las secreciones de las glándulas gástricas se resumen en la Tabla 34-4.

El estómago

• En el estómago, los alimentos se convierten gradualmente en un líquido llamado quimo (que consiste en alimento parcialmente digerido y secreciones digestivas).

• Las ondas peristálticas empujan al quimo hacia el intestino delgado.

• El esfínter pilórico se abre y permite que pase una pequeña cantidad de quimo con cada contracción.

El estómago

El intestino delgado

• Casi toda la digestión se efectúa en el intestino delgado.

• El intestino delgado es un tubo estrecho de unos 3 metros de longitud.

• La digestión dentro del intestino delgado se efectúa con la ayuda de secreciones digestivas de tres fuentes:

– El hígado

– El páncreas

– Las células del intestino delgado

El intestino delgado

FIGURA 34-13 La digestión en el intestino delgado

El hígado y la vesícula biliar

• El hígado desempeña muchas funciones:– Almacena lípidos y carbohidratos.– Regula los niveles de glucosa en la sangre.– Sintetiza las proteínas de la sangre.– Almacena hierro y otras vitamina.

• El hígado desempeña muchas funciones:– Convierte el amoniaco tóxico en urea. – Desintoxica las sustancias dañinas.– Produce la bilis, un líquido que se almacena

en la vesícula biliar.


• Bilis: – Es una mezcla compleja formada por sales

biliares, agua, otras sales y colesterol.– Las sales biliares dispersan los lípidos en

partículas microscópicas.


El páncreas

• El páncreas es un órgano en forma de hoja que está en la curva entre el estómago y el intestino delgado.

• El páncreas produce una secreción digestiva llamada jugo pancreático, que se libera al intestino delgado.

FIGURA 34-9 El tracto digestivo humano

• Componentes del jugo pancreático: – Agua– Bicarbonato de sodio: neutraliza el quimo

ácido – Enzimas digestivas pancreáticas:

• Amilasa: desdobla carbohidratos• Lipasas: digieren lípidos • Proteasas: desdoblan proteínas y péptidos

El páncreas

Finalización del proceso digestivo

• Algunas células del intestino delgado tienen enzimas que completan el proceso digestivo.– Peptidasas: terminan de desdoblar los

péptidos para convertirlos en aminoácidos.– Disacaridasas: desdoblan los disacáridos

para obtener monosacáridos.– Lipasas: digieren lípidos.

La absorción en el intestino delgado

• El intestino delgado es el principal sitio de absorción de nutrimentos.

• El intestino delgado está adaptado para la absorción de nutrimentos.– Tiene numerosos pliegues y proyecciones

cilíndricas (vellosidades) que cubren toda la superficie para aumentar su área de absorción.

– Las células epiteliales de vellosidad tienen proyecciones microscópicas llamadas microvellosidades que le confieren una enorme área superficial.


FIGURA 34-14 Estructura del intestino delgado

FIGURA 34-14 (parte 1) Estructura del intestino delgado

• Las paredes intestinales, absorben los nutrimentos, por mecanismos que requieren energía y después se difunden de la célula hacia el torrente sanguíneo.

• El agua se absorbe por ósmosis.


• Cada vellosidad contiene capilares sanguíneos y un solo quilífero (capilar linfático).

• Los lípidos entran por el quilífero y son transportados dentro del sistema linfático, que finalmente los vacía en una gran vena cerca del corazón.


El intestino grueso

• El intestino grueso mide aproximadamente 1.5 metros de largo y 7.5 centímetros de diámetro.

• Una mezcla de agua, nutrimentos sin digerir, y fibras entran en el intestino grueso.

• El intestino grueso consta de dos partes:

– Durante casi toda su extensión se le denomina colon.

– Su compartimiento final se llama recto.

El intestino grueso

• El intestino grueso contiene bacterias que consumen los nutrimentos no absorbidos y sintetizan las vitaminas.

• El intestino grueso absorbe vitaminas, y el agua y las sales remanentes.

El intestino grueso

• Lo que queda es la materia semisólida que conocemos como heces.– La materia fecal se transporta por

movimientos peristálticos hasta el recto, que se expande y estimula el deseo de defecar.

El intestino grueso

Control de la digestión

• La digestión es controlada por el sistema nervioso y ciertas hormonas.

• Los nervios controlan la digestión.– El sistema nervioso responde a los aportes

sensoriales como la luz, el aroma, y el sabor.

FIGURA 34-15 Nervios y hormonas influyen en el aparato digestivo

• El control de la digestión de los nervios produce:– La secreción de saliva.– La secreción de HCI y gastrina (que estimula

la secreción ácida por las células estomacales)

– La secreción de ácidos está regulada por la retroalimentación negativa.


FIGURA 34-16 Una retroalimentación negativa controla la acidez estomacal

• Control hormonal de la digestión.– El intestino delgado libera tres hormonas a

medida que el quimo ácido entra en él:


1. Secretina: estimula la liberación de bicarbonato del páncreas para neutralizar la acidez.

2. Colecistocinina: estimula la liberación de enzimas pancreáticas y la liberación de bilis del hígado y vesícula biliar.

3. Péptido inhibidor gástrico: inhibe tanto la producción de ácido gástrico como el peristaltismo en el estómago.


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