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TEMA 6: LOS SERES VIVOS Y LA ENERGÍA: DIGESTIÓN Y METABOLISMO OBJETIVOS DE LA NUTRICIÓN. Los animales son organismos heterótrofos pluricelulares que se nutren para obtener alimento y procesarlo en un conjunto de reacciones conocidas como metabolismo, para transformar el alimento en moléculas que puedan ser utilizadas por las células intervienen conjuntamente los sistemas digestivo, respiratorio y circulatorio. El conjunto de procesos por los cuales los S.V. utilizan, transforman e incorporan en sus estructuras una serie de sustancias que obtienen del medio que les rodea. Por nutrientes entendemos las sustancias nutritivas, es decir, que proporcionan materia y energía, contenidas en los alimentos. Los procesos nutritivos tienen tres objetivos: 1.- Aporte de energía. 2.- Aporte de materiales de construcción de síntesis y de renovación de las propias estructuras orgánicas. 3.- Aporte de las sustancias necesarias para la regulación de los procesos químicos que continuamente tienen lugar en el organismo. Es decir los nutrientes deben aportar materia, energía y reguladores. Alimentación y nutrición La alimentación es el proceso mediante tomamos del mundo exterior una serie de sustancias que, contenidas en los alimentos componen la dieta, son necesarios para la nutrición. La Nutrición es el conjunto de procesos median los cuales nuestro organismo utiliza, transforma e incorpora a sus propios tejidos un cierto número de sustancias que han de cubrir tres fines básicos: aportar la energía, aportar materiales y suministrar sustancias para regular el metabolismo. Nutrientes: Por su composición química: Nutrientes orgánicos: carbohidratos, lípidos, proteínas, vitaminas Nutrientes inorgánicos: agua, sales minerales Por su función: Nutrientes energéticos: Son aquellos que aportan principalmente carbohidratos y grasas, que actúan como fuente y reserva de energía para el organismo. Dependen fundamentalmente de tres factores: metabolismo basal (necesidad energética mínima, en reposo 40 Kcal/m2/hora), actividad física y termogénesis (el acto de comer gasta). Nutrientes plásticos: Su misión es aportar los nutrientes necesarios para reparar o formar los tejidos, caso de las proteínas y algunos minerales. Nutrientes reguladores: TEMA 6 – DIGESTIÓN y METABOLISMO

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Nos aportan como nutrientes vitaminas, minerales y ciertas proteínas, las enzimas, indispensables para facilitar las reacciones metabólicas celulares. Por su origen: Nutrientes de origen animal / Nutrientes de origen vegetal Procesos digestivos en el hombre Digestión mecánica y química: Es un proceso que transforma alimentos en moléculas con la finalidad de entrar en los capilares sanguíneos y linfáticos que rodean el intestino delgado. Estos procesos tienen lugar en el interior del aparato digestivo, esto incluye un largo tubo de aprox. 8 metros de longitud, abierto al exterior por la boca y el ano. Digestión en la boca: Es donde comienzan los procesos mecánicos y químicos. Digestión en el estomago: El jugo gástrico en el que hay mucus, acido clorhídrico y pepsinogeno, precursor de la enzima digestiva pepsina, esta descompone químicamente la comida a péptidos de menos peso molecular. Las grasas son digeridas por la lipasa que es regurgitada desde el duodeno. La digestión de los hidratos de carbono se realiza por la presencia de la saliva que llega mezclada con el alimento. Digestión intestinal. Función pancreática y hepática: La actuación estomacal está regulada por el sistema nervioso y endocrino. La presencia de alimento induce a la secreción de la hormona llamada gastrina, que es liberada al torrente sanguíneo. Esto conlleva que aumente los niveles de jugos gástricos y que las células musculares de la pared gástrica aumenten sus contracciones. Por la acción mecánica de las paredes y por la acción química del ClH y las enzimas, el alimento se convierte en una masa semilíquida que se traslada gradualmente por el peristaltismo hacia el píloro o esfínter que separa el estomago del intestino delgado o duodeno, alrededor de cuatro horas después de haber comido el estomago está vacio. La digestión química intestinal del alimento que llega al intestino delgado se realiza por la acción de las enzimas presentes en el jugo intestinal, en el jugo pancreático –un líquido alcalino producido por el páncreas y que neutraliza el acido gástrico- y por la acción de la bilis hepática, producida por el hígado y almacenada en la vesícula biliar. Absorción intestinal: Los monosacáridos son absorbidos rápidamente por difusión y por transporte activo. Los dipéptidos y aminoácidos son absorbidos por transporte activo. Metabolismo hepático de los nutrientes: El hígado procesa aminoácidos y degrada otros aminoácidos. Fabrica las proteínas plasmáticas. Es la fuente principal de las lipoproteínas del plasma. Almacena vitaminas solubles en grasas. Produce la bilis hepática. Degrada la hemoglobina. Procesos digestivos en el intestino grueso: Absorción del agua, sodio y otros elementos minerales, esto ocurre en su mayor parte en el intestino delgado pero continua en el grueso. También aloja una considerable población de bacterias TEMA 6 – DIGESTIÓN y METABOLISMO

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simbióticas que degradan parte de las sustancias alimenticias no digeridas ni absorbidas en el intestino delgado. Metabolismo: La energía que ingresa, ya sea en forma de luz solar o de energía química almacenada en los alimentos, es transformada y usada por la célula individual para realizar su trabajo. Una célula debe ser considerada como un complejo de sistemas para transformar energía. En cualquier sistema vivo los intercambios de energía ocurren durante miles de reacciones químicas diferentes, muchas de las cuales se producen simultáneamente. A este conjunto de reacciones de síntesis y de degradación con intercambio energético se le conoce como metabolismo. Al total de las reacciones química implicadas en los procesos de síntesis, con gasto energético, se le llama anabolismo Reacciones de ruptura de moléculas de mayor tamaño, con liberación de energía se denomina catabolismo. El ATP: Ambos procesos, anabolismo y catabolismo, están estrechamente acoplados entre sí a través de un transporte de energía química que es el ATP, este es un nucleótido formado por una base nitrogenada, la adenina, un azúcar la ribosa y grupos fosfatos. La hidrólisis del ATP libera energía y la síntesis de ATP consume energía, almacenándola. Entre las numerosas reacciones que se pueden llevar a cabo por la energía liberada en la hidrólisis del ATP se encuentran las de síntesis de moléculas biológicas que son polímeros como los polisacáridos, proteínas y ácidos nucleícos, reacciones de transporte activo de moléculas a través de las membranas celulares y las reacciones que generan gran movimiento y fuerza. Catabolismo: En el citosol citoplasmático va a tener lugar el proceso de glucosis (lisis o ruptura de glucosa) por el cual la glucosa es degradada anaeróbicamente, es decir, en ausencia de oxigeno, en una serie de reacciones a dos moléculas de acido piruvico. La respiración mitocondrial, en la cual el acido piruvico entra rápidamente en la mitocondria para su completa oxidación por lo que también se denomina a este proceso catabolismo oxidativo. En las mitocondrias el ácido Piruvico se transforma en primer lugar en acetil CoA (acetil coenzima A), este origina el Ciclo de Krebs o del acido cítrico y la cadena transportadora de electrones, produciéndose CO2 y H2O y una gran cantidad de ATP. Anabolismo: Se entiende el conjunto de reacciones de biosíntesis en las que a partir de moléculas pequeñas se forman las moléculas más grandes y complejas, que forman un organismo. Estas reacciones anabólicas necesitan de la energía liberada en las reacciones catabólicas que la célula ha almacenado en forma de ATP, están acopladas a través de un sistema enzimático que permiten la transferencia de energía desde las reacciones en las que se libera a las reacciones en las que se consume. Digestión Digestión, proceso de transformación y absorción de los alimentos que son ingeridos por vía bucal. Tiene lugar en el tubo digestivo y consta de dos tipos de fenómenos: mecánicos y químicos. Mediante los mecánicos, como es la masticación, los alimentos se fragmentan y se mezclan con la

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saliva para formar el bolo alimenticio. Los procesos químicos permiten la transformación de los diferentes alimentos (moléculas más complejas) en elementos asimilables (moléculas más simples) por el intestino, es decir, que puedan ser absorbidos por las vellosidades intestinales. Así, los glúcidos o hidratos de carbono se han de convertir en azúcares de seis carbonos, principalmente glucosa; las grasas se transforman en ácidos grasos y glicerina, y las proteínas en aminoácidos. La principal reacción química que se da en estos procesos es la hidrólisis, y para ello se necesita de los jugos digestivos que contienen las enzimas responsables de estas transformaciones. Aparato digestivo 1 INTRODUCCIÓN Estómago Localizado en el lado izquierdo del cuerpo, bajo el diafragma, el estómago es un órgano muscular que conecta el esófago con el intestino delgado. Su principal función es la descomposición de los alimentos. Las células de su revestimiento secretan enzimas, ácido clorhídrico y otros productos químicos que continúan el proceso digestivo que comienza en la boca. También produce sustancias mucosas que impiden el contacto con las propias paredes del estómago. Constituye, así mismo, un órgano dilatable de almacenamiento. Un músculo circular que existe en la parte inferior, permite al estómago guardar casi un litro y medio de comida, lo que hace posible no tener que ingerir alimento cada poco tiempo.

Aparato digestivo, conjunto de órganos que, por medios químicos y mecánicos, transforman los alimentos en sustancias solubles simples que pueden ser asimiladas por los tejidos. Este proceso, llamado digestión, varía entre los distintos grupos de vertebrados; un caso único es el de los rumiantes que poseen microorganismos simbiontes en el estómago que se encargan de digerir la celulosa. La digestión incluye procesos mecánicos y químicos. Los procesos mecánicos consisten en la masticación para reducir los alimentos a partículas pequeñas, la acción de mezcla del estómago y la actividad peristáltica (actividad motora que facilita el avance del bolo alimenticio) del intestino. Estas fuerzas desplazan el alimento a lo largo del tubo digestivo y lo mezclan con varias secreciones. Aunque los procesos mecánicos son importantes, la transformación de los diferentes alimentos ingeridos en unidades pequeñas utilizables depende principalmente de los procesos químicos, que se realizan gracias a la acción de distintas enzimas. La digestión química se inicia cuando se ingieren los alimentos; las seis glándulas salivares producen secreciones que se mezclan con los alimentos. La amilasa salival es una enzima presente en la saliva que rompe el almidón en maltosa, glucosa y oligosacáridos. La saliva también estimula la secreción de enzimas digestivas y lubrica la boca y el esófago para permitir el paso de sólidos. A lo largo del tracto digestivo tienen lugar tres reacciones químicas: conversión de los hidratos de carbono en azúcares simples como la glucosa ( véase Metabolismo de glúcidos), ruptura de las proteínas en aminoácidos como la alanina, y conversión de grasas en ácidos grasos y glicerol (véase Grasas y aceites). Estos procesos son realizados por enzimas específicas.

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La digestión final y la absorción tienen lugar principalmente en el intestino. La digestión de las grasas ocurre esencialmente en el intestino. Las sales biliares y la lecitina se unen a los monoglicéridos y a los ácidos grasos que de esta forma pueden pasar a través de las células intestinales. Otros nutrientes como el hierro y la vitamina B12 ven facilitada su absorción por la acción de proteínas transportadoras específicas que les permiten pasar a través de las células intestinales. 2 ACCIÓN EN EL ESTÓMAGO Y EL INTESTINO Intestino delgado El intestino delgado es el lugar donde se lleva a cabo la mayor parte de la digestión. El revestimiento interno, o mucosa, está envuelto y cubierto de diminutas proyecciones llamadas vellosidades; un diseño que aumenta la superficie de absorción del intestino. Las contracciones rítmicas de las paredes musculares mueven el alimento en el intestino y al mismo tiempo, es atacado por la bilis, las enzimas y otras secreciones. Los nutrientes absorbidos por los vasos sanguíneos del intestino, pasan al hígado para ser distribuidos por el resto del organismo.

El jugo gástrico del estómago contiene agentes como el ácido clorhídrico y algunas enzimas, entre las que se encuentran pepsina, renina e indicios de lipasa. (Se cree que la superficie del estómago está protegida del ácido y de la pepsina por su cubierta mucosa). La pepsina rompe las proteínas en péptidos pequeños. La renina separa la leche en fracciones líquidas y sólidas y la lipasa actúa sobre las grasas. Algunos componentes del jugo gástrico sólo se activan cuando se exponen a la alcalinidad del duodeno; la secreción es estimulada por el acto de masticar y deglutir e incluso por la visión o idea de cualquier comida (véase Reflejo). La presencia de alimento en el estómago estimula también la producción de secreciones gástricas, éstas a su vez estimulan la liberación de secrecciones digestivas en el intestino delgado donde se completa la digestión. La parte más importante de la digestión tiene lugar en el intestino delgado: aquí, la mayoría de los alimentos sufren una hidrólisis y son absorbidos. El material predigerido que proporciona el estómago es objeto de la acción de tres líquidos: el líquido pancreático, la secreción intestinal y la bilis. Estos líquidos neutralizan el ácido gástrico con lo que finaliza la fase gástrica de la digestión. El líquido pancreático penetra en el intestino delgado a través de varios conductos (véase Páncreas). Contiene tripsina y quimiotripsina, enzimas que continúan la digestión enzimática de las proteínas en componentes más simples que se pueden absorber y utilizar en la reconstrucción de proteínas del organismo. La lipasa pancreática rompe las grasas; la amilasa pancreática hidroliza el almidón en maltosa (al igual que la amilasa salival), que más tarde otras enzimas rompen en glucosa y fructosa; las nucleasas rompen el ADN y el ARN en nucleótidos. La secreción del jugo pancreático es estimulada por la ingestión de proteínas y grasas. Las secreciones del intestino delgado contienen varias enzimas cuya función es completar el proceso iniciado por el jugo pancreático. El flujo de las secreciones intestinales es estimulado por la presión mecánica del alimento digerido parcialmente en el intestino.

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Intestino grueso Sujeto en el abdomen por las membranas llamadas mesenterios, el intestino grueso es la parte final del aparato digestivo. El material no digerido pasa desde el intestino delgado en forma líquida y fibrosa. En el intestino grueso, los segmentos musculares mueven este material adelante y atrás, mezclándolo por completo. Las células de las paredes lisas absorben vitaminas, minerales y agua. Los residuos condensados, llamados heces, abandonan el organismo a través del recto.

La función de las sales biliares en la digestión es ayudar a la absorción de las grasas, que emulsionan y las hacen más accesibles a las lipasas que las hidrolizan. La bilis, segregada por el hígado y almacenada en la vesícula biliar, fluye al intestino delgado tras la ingestión de grasas. La observación de una ictericia obstructiva (que impide la secreción biliar) pone de relieve la ineficacia de la digestión de grasas en ausencia de bilis. La absorción de los productos de la digestión a través de la pared del intestino delgado puede ser pasiva o activa. El sodio, la glucosa y muchos aminoácidos son transportados de forma activa. Por lo tanto, los productos de la digestión son asimilados por el organismo a través de la pared intestinal, que es capaz de absorber sustancias nutritivas de forma selectiva, rechazando otras sustancias similares. Los hidratos de carbono sólo se pueden absorber como monosacáridos; las proteínas se absorben como aminoácidos, aunque ciertas proteínas pequeñas pueden atravesar la barrera intestinal. El estómago y el colon —en el intestino grueso— tienen también la capacidad de absorber agua, ciertas sales, alcohol y algunos fármacos. La absorción intestinal tiene otra propiedad única: muchos nutrientes se absorben con más eficacia cuando la necesidad del organismo es mayor. En el adulto, la superficie replegada de absorción del intestino supone 140 m2. La absorción está favorecida también por la longitud del intestino delgado que es de 6,7 a 7,6 m como valor medio. Las sustancias hidrosolubles, tales como minerales, aminoácidos y algunos hidratos de carbono, pasan al sistema de capilares del intestino y a través de los vasos del sistema portal, directamente al hígado. Sin embargo, muchas de las grasas se vuelven a sintetizar en la pared del intestino y son recogidas por el sistema linfático (Linfa), que las conduce a la circulación sistémica a través del sistema de la vena cava (Corazón). Con ello se evita el primer paso a través del hígado. 3 EXCRECIÓN El material no digerido se transforma en el colon en una masa sólida por la reabsorción de agua hacia el organismo. Si las fibras musculares del colon impulsan demasiado rápido la masa fecal por él, ésta permanece semilíquida. El resultado es la diarrea. En el otro extremo, la actividad insuficiente de las fibras musculares del colon produce estreñimiento. Las heces permanecen en el recto hasta que se excretan a través del ano. Dispepsia Dispepsia, digestión difícil o dolorosa, resultado del fallo de alguna fase del proceso normal digestivo. Su origen puede estar en un trastorno físico o emocional. Las causas físicas son gastritis, úlceras, o inflamaciones de la vesícula biliar. Los síntomas pueden ser: sensación de pesadez en la boca del estómago, gases, estreñimiento, diarrea, náuseas, o ardores. Las molestias se pueden TEMA 6 – DIGESTIÓN y METABOLISMO

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acompañar de cefaleas o mareos. El tratamiento que se prescribe depende de la causa específica y comprende la administración de fármacos y la instauración de un dieta especial. Véase también Indigestión. Metabolismo de glúcidos 1 INTRODUCCIÓN Metabolismo de glúcidos, mecanismo mediante el cual el cuerpo utiliza azúcar como fuente de energía. Los glúcidos, o hidratos de carbono, son uno de los tres constituyentes principales del alimento y los elementos mayoritarios en la dieta humana. El producto final de la digestión y asimilación de todas las formas de hidratos de carbono es un azúcar sencillo, la glucosa, que se puede encontrar tanto en los alimentos como en el cuerpo humano. El metabolismo de las grasas y ciertas proteínas a veces se dirige también a la producción de glucosa. Esta sustancia es el principal combustible que los músculos y otras partes del organismo consumen para obtener energía. Está presente en cada célula y casi en cada fluido orgánico, y la regulación de su concentración y distribución constituye uno de los procesos más importantes de la fisiología humana. Entre otros azúcares menos importantes destaca la lactosa, o azúcar de la leche, que se forma en las glándulas mamarias de todos los animales mamíferos y que está presente en su leche. 2 DIGESTIÓN, ASIMILACIÓN Y ALMACENAMIENTO Los glúcidos como el almidón, la dextrina, el glucógeno (el almidón animal), la sacarosa (el azúcar de caña), la maltosa (el azúcar de malta) y la lactosa, se descomponen en el tracto digestivo en azúcares simples de seis carbonos, que pasan con facilidad a través de la pared intestinal. La fructosa (el azúcar de la fruta) y la glucosa no se alteran durante la digestión y...