La Nutrición Heterótrofa

El conjunto de procesos relacionados con la toma de sustancias del exterior, su transformación y utilización, se denomina nutrición. La alimentación es uno de los procesos de la nutrición. Los nutrientes pueden ser:

• Orgánicos: glúcidos, lípidos y proteínas.
• Inorgánicos: agua y sales minerales.

Estas sustancias son incorporadas al interior de las células, donde, mediante complejas reacciones químicas, se obtiene energía, necesaria para el mantenimiento de las funciones vitales, y materia, empleada para crecer y renovar los componentes estructurales.

Procesos de la Nutrición

En los animales pluricelulares más complejos existen sistemas de transporte, gracias a los cuales todas las células reciben los nutrientes. En estos animales se realizan varios procesos relacionados con la nutrición:

• Digestión: Es el proceso por el cual los alimentos son transformados en sustancias sencillas, aptas para poder entrar en las células.
• Respiración: Incluye el intercambio de gases con el medio, tomando oxígeno y cediendo CO₂.
• Transporte: Es necesario para llevar el oxígeno y los nutrientes a todas las células.
• Metabolismo: Es el conjunto de transformaciones químicas que se producen en el interior celular para obtener energía y elaborar componentes propios.
• Excreción: Es el proceso por el cual se eliminan sustancias de desecho.

Procesos en el Aparato Digestivo

En el aparato digestivo se realizan los procesos que preparan los nutrientes para su incorporación al sistema circulatorio, que los distribuirá a todas las células.

• Ingestión: Es el proceso de incorporación del alimento al organismo.
• Digestión: Es la degradación de los alimentos en moléculas sencillas que puedan ser absorbidas y pasar al aparato circulatorio. Puede ser de dos tipos:
  • Mecánica: Consiste en la masticación, trituración y fragmentación del alimento, lo que facilita su digestión química.
  • Química: Se produce mediante enzimas digestivas que transforman las grandes moléculas orgánicas en otras más sencillas que pueden ser absorbidas.
• Absorción: Es el paso de los productos de la digestión hacia el medio interno. Las moléculas de pequeño tamaño atraviesan las paredes del tubo digestivo y pasan al aparato circulatorio, que las transporta a todas las células.
• Egestión: Es la eliminación de los productos no asimilados tras la digestión.

El Aparato Digestivo en Vertebrados (I): El Tubo Digestivo

En los vertebrados el aparato digestivo es más complejo. Está constituido por un tubo digestivo, que se extiende desde la boca hasta el ano, y las glándulas digestivas.

Órganos del Tubo Digestivo

• Boca:
  • Dentadura: Está formada por varias piezas dentales, su función es la masticación. En la especie humana son los siguientes: incisivos, caninos, premolares y molares.
  • Glándulas salivales: Su función es producir la saliva que comienza la digestión química de los alimentos, por la acción de la enzima amilasa.
  • Lengua: En ella están situadas las papilas gustativas, y sirve para mover y distribuir el alimento.
• Faringe: Es un órgano común al aparato digestivo y al respiratorio. Comunica con el esófago y la laringe y, en su parte superior, con las fosas nasales. Posee un repliegue, llamado epiglotis que cierra la laringe para evitar que al tragar, el bolo alimenticio penetre en las vías respiratorias.
• Esófago: Encargado de conducir el alimento desde la faringe hasta el estómago. Comunica con el estómago a través de un esfínter llamado cardias.
• Estómago: Es una dilatación del tubo digestivo en la que el alimento se almacena un cierto tiempo. Posee potentes músculos que mezclan el alimento ingerido con los jugos gástricos, formando una papilla acuosa llamada quimo. Posee una primera porción cercana al cardias, llamada fundus; una zona central, denominada cuerpo, y una región pilórica anterior al intestino delgado.
• Intestino delgado: Siete metros de longitud. Duodeno, yeyuno e íleon. En la primera porción se realiza una digestión química de los alimentos, gracias a la bilis, producida en el hígado y acumulada en la vesícula biliar, y al jugo pancreático, producido por el páncreas.
• Intestino grueso: El primer tramo es un ciego. Le sigue el tramo más largo, llamado colon. El tramo final es el recto, que desemboca en el ano.
• Ano: Es el orificio final por donde se produce la egestión o eliminación de los productos no asimilados. En anfibios, reptiles y aves existe una cloaca, en la que terminan los conductos del aparato excretor y del aparato reproductor.

El Aparato Digestivo en Vertebrados (II): Las Glándulas Digestivas

Son glándulas especializadas en la secreción de enzimas digestivas y otras sustancias que favorecen el proceso de la digestión.

• Glándulas salivales: Hay 3 pares: dos parótidas, dos submaxilares y dos sublinguales. Fabrican saliva, que segregan a la boca. La saliva está formada principalmente por agua, mucina y amilasa. La mucina hidrata, ablanda y lubrifica la comida para facilitar la deglución y la amilasa es una enzima que digiere el almidón. La composición de la saliva incluye lisozima, una sustancia con acción bactericida.
• Glándulas gástricas: Producen ácido clorhídrico y pepsina.
• Glándulas intestinales: Producen mucina y producen el jugo intestinal formado por enzimas digestivas: disacaridasas (degradan disacáridos), peptidasas (degradan proteínas) y nucleasas intestinales (degradan ácidos nucleicos).
• Hígado: Está formado por células llamadas hepatocitos. Sus funciones son:
  • Producir y segregar bilis.
  • Convertir glucosa en glucógeno y almacenarlo.
  • Transformar los aminoácidos excedentes en ácidos grasos y urea.
  • Almacenar hierro y vitaminas.
  • Destoxificar sustancias que entran en los alimentos.
• Páncreas: Es una glándula mixta, con función exocrina y endocrina. Como órgano exocrino, fabrica el jugo pancreático. Como órgano endocrino fabrica las hormonas insulina y glucagón, que segrega a la sangre.

Digestión en la Boca

Una vez ingerido el alimento, se realizan los siguientes procesos:

• Digestión mecánica: Se realiza con la dentadura e implica la masticación y trituración del alimento.
• Digestión química: La amilasa salival comienza a digerir el almidón.

Digestión en el Estómago

En el estómago actúan los jugos gástricos, formados por una mezcla acuosa de pepsina y ácido clorhídrico. La pepsina es una enzima que rompe los enlaces peptídicos de las proteínas. El ácido clorhídrico proporciona el medio ácido que necesita la enzima para actuar. Las paredes musculosas del estómago ayudan a la digestión mecánica.

Digestión en el Intestino

La bilis emulsiona las grasas, lo que facilita la acción de las lipasas. Las principales enzimas son:

• Glúcidos:
  • Amilasa pancreática: Digiere el almidón.
  • Disacaridasas: Actúan sobre la maltosa, la lactosa y la sacarosa.
• Lípidos:
  • Lipasas: Rompen los triglicéridos.
• Proteínas:
  • Tripsina y quimotripsina: Rompen enlaces peptídicos.
  • Peptidasas: Producen aminoácidos libres.
• Ácidos nucleicos:
  • Nucleasas: Actúan sobre los ácidos nucleicos.

La Absorción y la Egestión en Vertebrados

A la vez que se produce la digestión en el intestino, se van absorbiendo las moléculas sencillas que se producen. Los nutrientes tienen diferentes mecanismos de absorción:

• Difusión simple: Paso de sustancias a favor de gradiente de concentración.
• Difusión facilitada: Paso a través de la membrana con ayuda de proteínas transportadoras.
• Transporte activo: Paso en el que, además de proteínas de transporte, se produce un alto gasto energético.

La absorción de moléculas es un proceso que se realiza a lo largo de todo el tubo. En el intestino delgado son absorbidas la mayoría de moléculas producidas tras la digestión. En el intestino grueso se absorben gran cantidad de agua y sales minerales.

Absorción en el Intestino Grueso

La absorción de agua, sodio y sales minerales es un proceso que comienza en el intestino delgado y sigue en el colon del intestino grueso.

Egestión

Tras la digestión y la absorción, los restos no digeridos, transformados ya en heces fecales, son expulsados mediante la egestión o defecación.

La Digestión en los Rumiantes

Los rumiantes tras realizar una primera masticación breve, tragan el alimento, que llega al estómago; después lo regurgitan a la boca para masticarlo de nuevo y volver a tragarlo para continuar la digestión. Los rumiantes poseen estómagos formados por 4 cavidades:

• Panza o rumen, que es la cavidad de mayor tamaño.
• Redecilla o retículo.
• Libro u omaso.
• Cuajar o abomaso, es la única cavidad que posee glándulas digestivas.

En los rumiantes los incisivos superiores han desaparecido. Carecen de caninos en el maxilar superior y están muy desarrollados y aplanados por molares.

Proceso de Digestión en Rumiantes

1. La comida, apenas masticada, pasa desde la boca hasta la panza.
2. En la panza se digiere la celulosa.
3. De la panza, el alimento pasa a la redecilla, envía pequeñas cantidades de comida hacia la boca.
4. La comida muy triturada y parcialmente digerida va al libro.
5. Por último, pasa al cuajar, donde se completa una digestión química mediante enzimas.

El Transporte de Sustancias en Animales

Todas las células necesitan un aporte continuo de nutrientes y oxígeno para realizar sus funciones. El transporte de estos y la retirada de productos de desecho se realiza mediante el aparato circulatorio.

El Medio Interno

En los invertebrados existe un sistema de transporte formado por el aparato circulatorio, en cuyo interior circula la hemolinfa. En algunos invertebrados y en todos los vertebrados existe plasma intersticial y sangre, que discurre por el aparato circulatorio.

El Aparato Circulatorio

En los animales más complejos existe un aparato circulatorio que realiza el transporte de sustancias. En los vertebrados este aparato está constituido por el sistema circulatorio sanguíneo y el sistema circulatorio linfático, y realiza las siguientes funciones:

• Transporta oxígeno desde las superficies respiratorias hasta las células y CO₂ de las células a las superficies respiratorias.
• Lleva nutrientes desde el aparato digestivo hacia todas las células.
• Retira y transporta los productos de excreción de las células.
• Lleva hormonas desde las glándulas endocrinas hasta los órganos donde actúan.
• Transporta anticuerpos y células especializadas en la defensa del cuerpo.
• Mantiene la temperatura corporal constante en los animales homeotermos.

Componentes del Aparato Circulatorio

En general, el aparato circulatorio de la mayoría de animales está formado por:

• Líquido circulatorio: Es el medio líquido en el que se transportan las diferentes sustancias, bien en disolución o unidas a pigmentos respiratorios.
• Vasos: Son tubos de diferente calibre. Existen varios tipos: arterias, venas, capilares y vasos linfáticos.
• Corazón: Es un órgano muscular que impulsa los líquidos circulantes por todo el sistema.

Tipos de Aparatos Circulatorios

Se distinguen principalmente 3 tipos de vasos sanguíneos:

• Arterias: Llevan el líquido circulatorio desde el corazón hacia los demás órganos, transportan principalmente sangre oxigenada.
• Venas: Llevan el líquido circulatorio hacia el corazón, transportan principalmente sangre pobre en oxígeno.
• Capilares: Son vasos muy finos que ponen en contacto las arterias y las venas. Son los que llegan a cada una de las células del organismo.

Aparato Circulatorio Abierto

Es propio de muchos invertebrados, como artrópodos y moluscos no cefalópodos.

Aparato Circulatorio Cerrado

En este tipo de aparato, el líquido circula siempre por el interior de los vasos. Las arterias y venas se comunican por una red de capilares con paredes muy finas, a través de las cuales se produce el intercambio de sustancias: nutrientes, gases o productos de excreción. Es propio de anélidos, moluscos cefalópodos y vertebrados.

Existen 2 tipos de aparatos circulatorios cerrados, según el modo de circulación que presenten:

• Circulación simple: El circuito es único y la sangre pasa una sola vez por el corazón al dar una vuelta completa al circuito a lo largo del cuerpo.
• Circulación doble: El circuito es doble y la sangre pasa dos veces por el corazón al dar una vuelta recorriendo los dos circuitos (menor y mayor):
  • Circuito menor o pulmonar: En él la sangre pobre en oxígeno sale del corazón y va a los pulmones.
  • Circuito mayor o sistémico: En él la sangre rica en oxígeno sale del corazón y se distribuye por todos los órganos.
  • Circulación incompleta: La sangre rica en oxígeno y la sangre pobre en oxígeno se mezclan parcialmente en el corazón, al existir un solo ventrículo. Se presenta en los anfibios y en los reptiles, menos en cocodrilos.
  • Circulación completa: La sangre rica en oxígeno no se mezcla con la sangre pobre en oxígeno, pues existen dos ventrículos. Es propio de aves y mamíferos.

Los Líquidos Circulatorios

Existen diferentes líquidos de transporte:

• Hidrolinfa: Característica de equinodermos. Es incolora.
• Hemolinfa: Típica de artrópodos y moluscos. Contiene hemocianina.
• Sangre: Característica de animales con sistemas circulatorios cerrados.
• Linfa.

Composición de la Sangre en Vertebrados

La sangre está formada por el plasma sanguíneo, y los elementos formes constituidos por células sanguíneas.

• Plasma sanguíneo: Está compuesto por agua, proteínas plasmáticas, enzimas, anticuerpos, hormonas, glucosa, aminoácidos, compuestos de excreción, sales minerales y pequeñas cantidades de O₂ y CO₂.
• Células sanguíneas: Se distinguen 3 tipos de células sanguíneas:
  • Glóbulos rojos, eritrocitos o hematíes: En su interior contienen hemoglobina, que transporta O₂ y CO₂. Durante el proceso de formación desaparece el núcleo.
  • Glóbulos blancos o leucocitos: Actúan como sistema de defensa frente a bacterias y otros microorganismos. Hay varios tipos:
    • Granulocitos: Existen 3 variedades: neutrófilos, basófilos y eosinófilos.
    • Agranulocitos: Hay dos variedades: linfocitos y monocitos.
  • Plaquetas: Son pequeños fragmentos celulares sin núcleo. Actúan en el proceso de coagulación de la sangre.

Los Vasos Circulatorios

En los animales con aparatos circulatorios cerrados se distinguen 3 tipos de vasos sanguíneos: arterias, venas y capilares.

Arterias

Las arterias son los vasos sanguíneos que llevan sangre desde el corazón hacia los demás órganos del cuerpo. A medida que las arterias se van ramificando, su calibre disminuye y sus paredes se estrechan, convirtiéndose en arteriolas, que continúan ramificándose y forman los capilares.

Capilares

Los capilares a través de sus paredes se produce el intercambio de sustancias, por lo que sus paredes son delgadas.

Venas

Las venas son los vasos sanguíneos que llevan la sangre de vuelta al corazón y normalmente llevan sangre pobre en O₂ a excepción de las venas pulmonares. Se forman por la unión de capilares que poco a poco, van aumentando de diámetro constituyendo vénulas, que forman venas.

Los Aparatos Circulatorios Cerrados en Vertebrados

En estos animales, el corazón está desarrollado como un fuerte órgano impulsor que genera mucha presión.

• Los peces tienen la circulación simple. El corazón está dividido en dos cámaras: una aurícula y un ventrículo.
• Los anfibios poseen una circulación doble e incompleta. El corazón está dividido en dos aurículas y un ventrículo.
• Los reptiles presentan circulación doble e incompleta. El corazón tiene tres cavidades, el ventrículo tiene una ligera separación en 2 mitades, en el caso de los cocodrilos, ya existe un corazón con dos aurículas y dos ventrículos totalmente separados.
• Las aves y los mamíferos tienen circulación doble y completa. El corazón está dividido en 4 cavidades, dos aurículas y dos ventrículos. La zona derecha recibe sangre pobre en O₂ de los órganos y la envía a los pulmones. La parte izquierda recibe sangre rica en O₂ de los pulmones y la envía a todo el cuerpo.

El Sistema Linfático

En los vertebrados, además del sistema sanguíneo, el aparato circulatorio está formado por el sistema circulatorio linfático, constituido por vasos linfáticos, ganglios y linfa.

• Vasos linfáticos: El movimiento de la linfa se produce por la contracción de las propias paredes de los vasos linfáticos. Además, estos vasos tienen válvulas internas que impiden el retroceso de la linfa.
• Ganglios linfáticos: Junto con la médula ósea y el timo, los ganglios son los productores de los linfocitos, glóbulos blancos encargados de producir anticuerpos y desarrollar la respuesta inmune.
• Linfa: Es un líquido parecido al plasma sanguíneo, pero con menor proporción de proteínas y mayor cantidad de lípidos. No tiene ni glóbulos rojos ni plaquetas, pero sí gran cantidad de glóbulos blancos.

El Corazón y su Funcionamiento

Es un órgano situado en la cavidad torácica, entre los pulmones. Se encuentra envuelto por un saco de tejido conjuntivo llamado pericardio. Sus paredes están constituidas principalmente por tejido muscular cardiaco que constituye el miocardio. Las cavidades internas están tapizadas por una fina capa de tejido endotelial llamada endocardio. El corazón de los mamíferos se compone de 4 cavidades, dos aurículas y dos ventrículos. Las aurículas están situadas en la parte superior, y los ventrículos, en la parte inferior. Entre las aurículas y entre los ventrículos existe un tabique de separación. La aurícula y el ventrículo de cada lado están conectados por una válvula, que obliga a circular la sangre desde la aurícula hasta el ventrículo. En el lado derecho se encuentra la válvula tricúspide, y en el lado izquierdo, la válvula mitral.

Funcionamiento del Corazón

La sangre que proviene de los órganos llega a la aurícula derecha, a través de dos venas de gran grosor: las venas cavas. La sangre que proviene de los pulmones entra en la aurícula izquierda por 4 venas pulmonares, dos de cada pulmón. Las aurículas se dilatan al recibir sangre de las venas, a continuación se contraen y envían sangre a los ventrículos a través de las válvulas. Cuando los ventrículos reciben sangre de las aurículas, se dilatan; posteriormente se contraen para bombear sangre hacia las arterias. El ventrículo derecho envía sangre hacia los pulmones por las arterias pulmonares; el ventrículo izquierdo envía sangre hacia los órganos por la arteria aorta.

El Latido Cardiaco

El corazón tiene la propiedad de contraerse rítmicamente. El movimiento del corazón produce el latido cardiaco y consta de dos tipos de movimiento: contracción, o sístole y relajación, o diástole. Estos dos movimientos se producen en las aurículas y en los ventrículos, de la siguiente manera:

• Diástole auricular: Las aurículas se relajan y entra sangre que proviene de las venas.
• Sístole auricular: Las aurículas se contraen y pasa sangre a los ventrículos.
• Diástole ventricular: Los ventrículos se relajan y entra la sangre en ellos.
• Sístole ventricular: Los ventrículos se contraen e impulsan sangre fuera del corazón por las arterias.

Los movimientos de sístole y diástole son simultáneos, de manera que al mismo tiempo que se contraen las aurículas se dilatan los ventrículos.