MC -...
16
Manuel Mallol Simmonds MC – I Medio Aparato digestivo Uno de los puntos fundamentales de la dietética y la nutrición de un organismo es el modo por el cual se logran incorporar los nutrientes a la circulación, para ser finalmente aprovechados por las células. El responsable de ese fenómeno es conocido como Aparato Digestivo. http://www.puntajenacional.cl Manuel Mallol Simmonds Módulo común
Transcript of MC -...
Man
uel
Mal
lol S
imm
on
ds
MC
– I
Med
io
Ap
ara
to d
ige
stiv
o
Uno de los puntos fundamentales de la dietética y la nutrición de un organismo es el modo por el cual se logran incorporar los nutrientes a la circulación, para ser finalmente aprovechados por las células.
El responsable de ese fenómeno es conocido como Aparato Digestivo.
http://www.puntajenacional.cl
Manuel Mallol Simmonds Módulo común
PUNTAJE NACIONAL
PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA
MODULO COMUN
Manuel Mallol Simmonds
2 2
El aparato digestivo En la guía anterior se analizó la dinámica de la alimentación, la nutrición y la dietoterapia,
conceptos fundamentales para lograr una correcta y sana alimentación, más aún en la actualidad donde dichos problemas son muy comunes.
Siento esta guía la primera entrega sobre sistemas y aparatos, vale la pena mencionar
algunos datos sobre ellos. Los organismos pluricelulares se caracterizan por tener diferentes grupos de órganos
asociados para realizar un rol fisiológico común, indispensable para la vida. Cabe señalar que estos grupos de órganos están muy bien definidos en la mayoría de los metazoos (animales) pero no así en las plantas, en los que solo algunas poseen rasgos específicos análogos a órganos.
Un sistema se define como un grupo de órganos que tiene un origen embriológico,
tipo de células y morfología semejante. Algunos ejemplos de sistemas son el Sistema Cardiovascular, el Sistema Osteoarticular, el Sistema Muscular y el Sistema Nervioso.
Un aparato se define como un grupo de órganos heterogéneo, dentro del cual
existen órganos con diferentes orígenes embriológicos, tipos de células, formas y disposiciones, pero que tienen una función conjunta. Ejemplos de aparatos son el Aparato Nefrourinario, Aparato Reproductor, Aparato Respiratorio y el Aparato Digestivo.
En esta guía analizaremos el aparato encargado de procesar y transformar los alimentos,
para poder extraer sus nutrientes: el aparato digestivo.
Generalidades anatómicas del aparato digestivo
El aparato digestivo (también encontrado erróneamente como Sistema digestivo) corresponde a un complejo de diferentes órganos cuya función se enfoca primariamente a la transformación de los alimentos para extraer los nutrientes y entregárselos a la circulación. Un rol secundario del aparato digestivo es excretar sustancias que no le son de utilidad (ese punto se analizará en la guía de excreción).
Los órganos pertenecientes al aparato digestivo se conservan en la mayoría de los animales, habiendo diferencias morfológicas debido a la dieta o a la forma de la cavidad donde se almacena. A continuación analizaremos cada uno de los componentes anatómicos del aparato digestivo humano, de manera de facilitar la comprensión de los procesos dictados a continuación.
▪ La cavidad oral
La cavidad oral es el lugar donde comienza el tubo digestivo. Además de participar en la digestión, participa otorgando sensibilidad (texturas y temperaturas), sensorialidad (sentido del gusto) y fonética. La cavidad oral está delimitada por los labios (estructuras mucosas que mantienen cerrada la cavidad salvo cuando se ingiere alimento, líquido o se realiza algún sonido), el paladar, la lengua y su piso y los arcos faríngeos, lugar donde se encuentran las amígdalas palatinas.
La lengua es un órgano muscular tapizado por una capa celular que otorga sensibilidad y sensorialidad. El movimiento de la lengua es indispensable para la correcta
PUNTAJE NACIONAL
PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA
MODULO COMUN
Manuel Mallol Simmonds
3
3
digestión mecánica de la cavidad oral. A nivel óseo la cavidad oral esta soportada principalmente por dos huesos: la mandíbula
(que posee el movimiento para masticar) y el maxilar. Estos huesos tienen un recubrimiento especial por su cara interna llamado encía. En las encías van insertados unas estructuras semejantes a huesos llamadas dientes, también indispensables para la digestión mecánica de la boca.
La función de los dientes varía según su tipo, pero en conjunto a la lengua y la saliva forman el bolo alimenticio (alimento triturado y mezclado con saliva).
En la cavidad oral de un humano adulto existen 32 dientes, 16 arriba y 16 abajo. La clasificación de los dientes corresponde a:
Incisivos (8): Dientes diseñados para cortar. Caninos (4): Dientes diseñados para desgarrar. Premolares (8): Ayudan a triturar alimentos de mediana dureza. Molares primarios (4): Dientes diseñados para moler. Molares secundarios (4): Dientes diseñados para moles Molares terciarios (4): Dientes diseñados para morder cosas como huesos
huecos. En la raza humana están comenzando a desaparecer.
PUNTAJE NACIONAL
PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA
MODULO COMUN
Manuel Mallol Simmonds
4 4
La cavidad oral está provista de glándulas salivales, que secretan saliva (liquido que se analizará en la digestión enzimática). Estas glándulas existen en pares y se clasifican en la glándula parótida (ubicada en las mejillas, es la más grande de todas), la glándula submandibular y la glándula sublingual, ambas ubicadas bajo la lengua.
PUNTAJE NACIONAL
PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA
MODULO COMUN
Manuel Mallol Simmonds
5
5
▪ Faringe – Esófago Más allá de la cavidad oral existe un tubo que la conecta con el esófago. En este tubo
también corre aire, siendo utilizado por el aparato respiratorio (tramo nariz-tráquea) y por el aparato digestivo (boca – esófago). Este tubo es conocido como faringe.
El esófago es un tubo muscular de aproximadamente 30cm de longitud que conecta la orofaringe (tramo de la faringe conectado con la cavidad oral) con el estómago. En la zona de esta unión existe un esfínter (anillo muscular constrictor) llamado cardias, que evita el reflujo de comida desde el estomago hacia la cavidad oral.
▪ Estómago
El estomago es una dilatación diferenciada del tubo digestivo especializada en disolver los alimentos que caen en él e iniciar la digestión enzimática. Se encuentra en una región del abdomen llamada hipocondrio izquierdo (al lado izquierdo de la llamada “boca del estomago”) y parte del epigastrio (la “boca del estomago”).
Posee zonas que es necesario mencionar:
Cardias: Esfínter de la unión gastroesofágica (esófago y estómago). Evita el reflujo de alimentos desde el estómago hacia la cavidad oral.
Fondo (fundus): Corresponde a una cúpula adyacente al cardias. Allí suben los gases ingeridos, para luego ser expulsados.
Cuerpo: Es el lugar del estomago donde se acumula la comida ingerida. Antro: Es el lugar que antecede a la unión gastroduodenal. Píloro: Esfínter de la unión gastroduodenal (estomago y duodeno). Evita
que el contenido del estomago caiga al intestino delgado antes de tiempo y evita el reflujo desde el duodeno al estomago.
PUNTAJE NACIONAL
PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA
MODULO COMUN
Manuel Mallol Simmonds
6 6
En el estomago se secretan elementos únicos y esenciales:
Ácido clorhídrico (HCl), que otorga un pH entre 1 y 2 al medio estomacal. Factor intrínseco, una glicoproteína que permite la absorción de la
vitamina B12. Hormonas como la colecistokinina y gastrina, que se analizarán más
adelante. Enzimas.
A un pH tan bajo como el del estomago ningún tejido podría soportar mantenerse
invariable. Para ello el estomago tiene dos mecanismos a través de los cuales puede mantenerse en óptimas condiciones:
Secreción de mucus, que protege las paredes del estómago del HCl. Alta tasa mitótica, con la cual las paredes internas del estómago se
renuevan completamente un par de veces al mes.
▪ Intestino delgado
El intestino delgado es la porción más larga del tubo digestivo, llegando a medir aprox. 6 metros, ocupando casi la totalidad de la cavidad abdominal. En él ocurre la digestión enzimática y la absorción de los nutrientes.
Está dividido en tres porciones, que desde el estomago son: duodeno, yeyuno e íleon. En
el duodeno se lleva a cabo la mayoría de la digestión enzimática y en las porciones restantes se lleva a cabo la absorción de nutrientes.
PUNTAJE NACIONAL
PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA
MODULO COMUN
Manuel Mallol Simmonds
7
7
▪ Intestino grueso
Comienza en la zona donde termina en íleon. Fue denominado de esa manera debido a que es aproximadamente el doble de grueso que el intestino delgado. Mide 1,5 metros de largo y su función es finalizar la absorción de agua y electrolitos. Además alberga una abundante flora bacteriana, la cual es esencial para la protección, digestión y fabricación de vitaminas (por ejemplo, la vitamina K).
La zona de unión entre el intestino delgado y grueso se conoce como válvula ileocecal. Sobre ella comienza el intestino grueso y bajo ella existe un saco sin salida llamado ciego. En esa estructura se origina el apéndice vermiforme, órgano vestigial pequeño que posiblemente tiene un rol de protección inmunitaria en la zona.
El intestino grueso está formado por cuatro regiones: El colon ascendente, el colon transverso, el colon descendente y el colon sigmoides. Finalmente el tubo digestivo termina en el recto, un tramo diferenciado del intestino grueso que actúa a razón de embudo y que esta comunicado con el exterior a través del ano.
PUNTAJE NACIONAL
PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA
MODULO COMUN
Manuel Mallol Simmonds
8 8
▪ Hígado
El hígado es una de las glándulas anexas al aparato digestivo. Las glándulas anexas son órganos que no forman parte del tubo digestivo pero aportan sus secreciones al proceso. Este órgano es macizo y tiene un rol fundamental específicamente en:
Producción y secreción de bilis
Detoxificar la sangre de elementos como el alcohol, fármacos y potenciales noxas (elementos dañinos) para el organismo.
La bilis (cuyas propiedades se analizarán en la digestión enzimática) es un líquido pardo secretado por los hepatocitos (células del hígado). Drena a través del conducto hepático común hacia el conducto cístico, que a su vez desemboca en un saco adherido al hígado llamado vesícula biliar. En este lugar la bilis se concentra, para luego ser devuelta a través del conducto colédoco. Finalmente, este conducto desemboca en el duodeno, en conjunto con el conducto pancreático común (véase más adelante).
▪ Páncreas
El páncreas es una glándula anficrina (secreción endocrina y exocrina, se verá en guías posteriores) de origen mixto. Se encuentra detrás del estomago y del duodeno. Esta glándula secreta la mayoría de las enzimas digestivas que actúan en el duodeno, junto a bicarbonato de sodio (se verá la importancia del mismo más adelante).
Algunas hormonas que secreta el páncreas son de gran utilidad para regular el proceso
digestivo.
PUNTAJE NACIONAL
PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA
MODULO COMUN
Manuel Mallol Simmonds
9
9
Ya se han descrito todos los componentes anatómicos que forman parte del aparato digestivo. Es ahora donde comenzaremos detallando el proceso a través del cual los alimentos son transformados para poder utilizar sus nutrientes: la digestión.
La digestión global está compuesta por un componente mecánico, en el que intervienen esencialmente fuerzas físicas, y un componente enzimático, que es el encargado de llevar a cabo ese proceso de transformación de alimentos.
Ambos componentes ocurren al mismo tiempo, sin embargo los analizaremos por separado para facilitar la comprensión.
La digestión mecánica
La digestión mecánica se define como los procesos físicos que transforman el estado
de los alimentos, para facilitar y permitir la digestión enzimática de una manera eficiente.
El comienzo de la digestión mecánica se da en la boca, en donde los alimentos que ingresan son cortados, desgarrados y triturados por los dientes. A su vez, estos productos triturados son mezclados con la saliva, formando un bolo conocido como el bolo alimenticio. Con ayuda de la lengua, el bolo alimenticio pasa desde la cavidad oral hacia el esófago, para dirigirse al estómago.
Una vez en el estomago, el bolo alimenticio se ve rodeado de ácido clorhídrico, con lo cual el mismo comienza a deshacerse. Al mismo tiempo están actuando los otros productos del estómago, como el factor intrínseco y la pepsina (que no había sido nombrada), una proteasa (enzima degradadora de proteínas).
Entre una y dos horas (dependiendo del alimento) el bolo alimenticio habrá desaparecido y en su lugar se encontrará una mezcla espesa más fina llamada quimo.
PUNTAJE NACIONAL
PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA
MODULO COMUN
Manuel Mallol Simmonds
10 10
El quimo posee un pH aprox. de 2. Al pasar por el antro pilórico, se activan los mecanismos para que el páncreas vierta su jugo en el duodeno. Recordemos que además de enzimas digestivas, este jugo contiene bicarbonato, el cual neutralizará la acidez del quimo para evitar daños al duodeno. Esa actividad amortiguadora de pH se conoce como buffer o tampón.
Una vez en el duodeno, el pH del quimo se eleva hasta aprox. 8. Con ese pH las enzimas digestivas duodenales y pancreáticas pueden digerir los alimentos, haciendo del quimo una mezcla muy acuosa, fina y liquida llamada quilo.
El quilo avanza por el intestino delgado, en donde el agua, los nutrientes y los electrolitos van siendo absorbidos.
Cerca del final del íleon el quilo ha cambiado su textura: se encuentra más deshidratado y fermentado. En este punto el quilo pasa a llamarse excretas.
Las excretas ahora en el intestino grueso finalizan su rol en el organismo. Proveen de nutrientes a las bacterias comensales de ese lugar. También se absorbe la mayor cantidad de agua y electrolitos posible, pero no se absorben nutrientes. Debido a la digestión bacteriana, en este lugar se produce butano y trazas de metano.
Las excretas son expulsadas del organismo en un acto de contracciones abdominales e intestinales conocido como defecación, estimulado por la dilatación del colon sigmoides y el recto. Entonces, los estados físicos por los que pasan los alimentos son:
DATO PUNTAJE
¿Sabías que la
superficie intestinal en
m2 es equivalente a una
cancha de futbol?
PUNTAJE NACIONAL
PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA
MODULO COMUN
Manuel Mallol Simmonds
11
11
La digestión enzimática
La digestión enzimática se define como el conjunto de reacciones bioquímicas que permiten degradar las grandes biomoléculas presentes en los alimentos hasta sus constituyentes mínimos. Esta digestión solo ocurre en lugares específicos del tubo digestivo:
Boca Estómago Duodeno
Este punto es árido para la PSU; son muchos nombres que deberás aprender. Para facilitar
las cosas separaremos la digestión enzimática por área topográfica.
▪ Boca
La digestión enzimática de la boca esta mediada por la saliva. La saliva contiene una enzima llamada α-amilasa, amilasa salival o ptialina. Esta enzima comienza la degradación del almidón, transformándolo en maltosa (un disacárido de glucosa).
En la boca también actúa una enzima llamada lipasa lingual (o salival), la cual comienza
la digestión de algunos triglicéridos, degradándolos a ácidos grasos y glicerol.
El rango óptimo de pH de las enzimas bucales es entre 7 y 7,5.
▪ Estómago
En el estomago las enzimas bucales son desnaturalizadas por el ácido pH. Sin embargo, en los jugos gástricos junto con el HCl y mucus, se secreta una enzima llamada pepsina, una proteasa de grandes péptidos. Esta enzima desdobla proteínas grandes a polipéptidos más pequeños. La pepsina se secreta como pepsinogeno, un zimógeno (una enzima inactiva), que con ayuda del pH se transforma en su forma activa, la pepsina.
El rango óptimo de pH de la pepsina es entre 1,5 y 2.
▪ Duodeno
En este lugar se lleva a cabo la digestión enzimática final de los alimentos. Actúa un gran número de enzimas, provenientes del páncreas en el jugo pancreático, y provenientes del mismo duodeno.
Antes de nombrar las enzimas, destacaremos el rol de otras sustancias que llegan al duodeno: bicarbonato y bilis.
El bicarbonato está encargado de neutralizar el pH ácido del quimo, elevando el pH hasta aprox. 8, para que las enzimas duodenales puedan hacer su efecto y el quimo no dañe las paredes del duodeno.
La bilis está compuesta de dos pigmentos resultantes de la degradación de eritrocitos viejos en el hígado: bilirrubina y biliverdina. También se encuentran sales biliares y desechos metabólicos como productos de excreción. La función de la bilis es emulsionar las grasas
PUNTAJE NACIONAL
PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA
MODULO COMUN
Manuel Mallol Simmonds
12 12
(formar pequeñas gotitas), de manera que las enzimas duodenales puedan digerirlas con mayor efectividad.
Las enzimas que actúan en el duodeno, separadas por su lugar de origen, son:
o Páncreas:
Amilasa pancreática: Digestión de almidón a maltosa. Lipasa pancreática: Digestión de lípidos a ácidos grasos y glicerol. Nucleasas (DNAsas y RNAsas): Degradación de ácidos nucleícos a
nucleótidos. Tripsina: Digestión de polipéptidos a aminoácidos. Quimotripsina: Digiere péptidos actuando sobre grupos carbonilo. Aminopeptidasa: Digiere péptidos a aminoácidos desde su extremo amino. Carboxipeptidasa: Digiere péptidos a aminoácidos desde su extremo
carboxilo.
o Duodeno:
Maltasa: Digiere la maltosa a glucosa Sacarasa: Digiere la sacarosa a glucosa y fructosa. Lactasa: Digiera la lactosa a glucosa y galactosa Amilasa intestinal: Digiere el almidón a maltosa. Lipasa intestinal: Digiere lípidos a ácidos grasos y glicerol. Proteasas selectivas: Actúan sobre zimógenos, como el tripsinógeno
(precursor de la tripsina). Erepsinas: Digieren pequeños péptidos.
El rango óptimo de pH para las enzimas que actúan en el duodeno oscila alrededor de 8.
Hay que señalar que muchas enzimas se secretan como zimógenos. Esto es un
mecanismo de protección, sobre todo contra las proteasas, debido a que si la vesícula que contiene la proteasa se llegase a romper la célula podría ser degradada.
La activación de los zimógenos puede ser por pH o por acción de enzimas activadoras específicas.
Este cuadro resumen de la digestión enzimática puede ser de gran ayuda (pH op = pH óptimo):
Nombre enzima Secretada como Lugar donde
actúa pH op
Efecto
Amilasa salival Amilasa salival Boca 7 Transforma el almidón a maltosa
Amilasa intestinal Amilasa intestinal Duodeno 8 Transforma el almidón a maltosa
Amilasa pancreática Amilasa pancreática Duodeno 8 Transforma el almidón a maltosa
Lipasa lingual Lipasa lingual Boca 7 Transforma lípidos a ácidos grasos y glicerol
Lipasa pancreática Lipasa pancreática Duodeno 8 Transforma lípidos a ácidos grasos y glicerol
Lipasa intestinal Lipasa intestinal Duodeno 8 Transforma lípidos a ácidos
PUNTAJE NACIONAL
PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA
MODULO COMUN
Manuel Mallol Simmonds
13
13
grasos y glicerol
Tripsina Tripsinogeno Duodeno 8 Transforma péptidos a aminoácidos.
Quimotripsina Quimotripsinogeno Duodeno 8 Transforma péptidos a aminoácidos a través del grupo carbonilo
Carboxipeptidasa Carboxipepsinogeno Duodeno 8 Transforma péptidos a aminoácidos a través del grupo carboxilo.
Erepsina Erepsina Duodeno 8 Transforma péptidos pequeños a aminoácidos.
Pepsina Pepsinogeno Estómago 2 Transforma grandes péptidos a péptidos pequeños.
Aminopeptidasa Aminopepsinogeno Duodeno 8 Transforma péptidos a aminoácidos a través del grupo amino.
Desoxirribonucleasa Desoxirribonucleasa Duodeno 8 Hidroliza el DNA
Ribonucleasa Ribonucleasa Duodeno 8 Hidroliza el RNA
Sacarasa Sacarasa Duodeno 8 Transforma la sacarosa en glucosa y fructosa.
Maltasa Maltasa Duodeno 8 Transforma la maltosa en glucosa y glucosa.
Lactasa Lactasa Duodeno 8 Transforma la lactosa en galactosa y glucosa.
La absorción de nutrientes
El intestino delgado (yeyuno y parte del íleon) están concebidos con estructuras especiales para la mejor absorción de nutrientes posible. Los enterocitos (células del intestino delgado) se organizan en pliegues que macroscópicamente parecen vellos. Estas son las vellosidades intestinales. La distribución en esta forma aumenta bastante la superficie en contacto con el quilo.
Izquierda: Vellosidades intestinales. Derecha: Microvellosidades intestinales (MEB)
PUNTAJE NACIONAL
PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA
MODULO COMUN
Manuel Mallol Simmonds
14 14
Pero eso no es todo. Los enterocitos son células con forma de cilindro que en su cara
apical (que mira hacia el interior del intestino delgado) poseen vellosidades microscópicas y largas llamadas microvellosidades, que aumentan más aun la superficie de absorción del intestino, llegando alrededor de 4.500m
2.
Los enterocitos en las microvellosidades poseen transportadores de membrana específicos
para determinados nutrientes (glucosa, aminoácidos, iones, agua, etc). Cabe destacar que el transporte de aminoácidos es pasivo, al igual que el de iones y algunas otras moléculas, pero el transporte de glucosa desde el intestino al enterocito es un transporte activo.
La vellosidad intestinal posee en su estructura capilares venosos que drenan los nutrientes absorbidos hacia las venas mesentéricas. En el centro de la vellosidad es posible encontrar un capilar linfático, el cual se encargará del transporte de ácidos grasos en forma de vesículas llamadas quilomicrones.
Las venas mesentéricas desembocan en la vena porta hepática. Un sistema porta se define como una vía que esquiva la circulación sistémica por una determinada razón. La función del sistema porta-hepático es purificar la sangre con productos absorbidos en el intestino, debido a que no solamente se absorben nutrientes, sino que en muchas ocasiones toxinas (como el alcohol) que deben ser eliminadas de la circulación. Luego de pasar por el hígado, la sangre con nutrientes ya libre de toxinas se integra a la circulación sistémica en la vena cava superior (el sistema de venas se analizará en la guía de Sistema Cardiovascular).
PUNTAJE NACIONAL
PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA
MODULO COMUN
Manuel Mallol Simmonds
15
15
Ejemplo de ejercicio PSU:
MC Si en un individuo se encuentra bloqueado el colédoco debido a la presencia de
cálculos, se producirá un problema a nivel de la: a) Absorción de los aminoácidos b) Hidrólisis del almidón a glucosa c) Solubilidad de los hidratos de carbono. d) Emulsión de los lípidos a nivel del duodeno e) Degradación de las proteínas a aminoácidos
Extraído del modelo oficial de ciencias DEMRE, 2010.
La respuesta correcta en este caso es la alternativa d). El colédoco es el conducto que comunica la vesícula biliar con el duodeno. Recordemos
que la vesícula biliar es donde se concentra y almacena la bilis, un líquido capas de emulsionar lípidos. Si se encuentra obstruido el colédoco, la bilis no llegará al duodeno, por lo que las grasas no podrán ser emulsionadas.
Tip PSU Quizás no sea imprescindible saber perfectamente el nombre de todas las enzimas que
actúan en la digestión enzimática, pero si se debe comprender el concepto de la digestión enzimática de cada tipo de nutriente, cuales requieren emulsión y cuales requieren más enzimas.
PUNTAJE NACIONAL
PREPARACION PSU CIENCIAS BIOLOGIA
MODULO COMUN
Manuel Mallol Simmonds
16 16
También hay que enfocarse hacia los rangos de pH donde las enzimas son activas, y las medidas para prevenirlas.
Se debe comprender la digestión como un proceso global, en el que participan
fenómenos físicos, químicos y biológicos. Se debe destacar también el importante rol que llevan a cabo las bacterias del intestino grueso.
