LA NUTRICIÓN EN LOS ANIMALES: LA DIGESTIÓN Y LA RESPIRACIÓN TEMA 9 LA NUTRICIÓN EN LOS ANIMALES: LA DIGESTIÓN Y LA RESPIRACIÓN

1. LA NUTRICIÓN EN LOS ANIMALES Todos los animales son heterótrofos Alimentación: ingestión de alimentos Nutrición: transformación de los nutrientes para su utilización por las células (metabolismo) y eliminación de residuos. Intervienen los siguientes aparatos: Digestivo Respiratorio Circulatorio Excretor

1. LA NUTRICIÓN EN LOS ANIMALES

2. APARATO DIGESTIVO. INTRODUCCIÓN La función digestiva, llevada a cabo por el aparato digestivo, consta de las siguientes etapas: Captura e ingestión del alimento Digestión: transformación del alimento en nutrientes utilizables por las células Absorción de los nutrientes y entrada en el aparato circulatorio Egestión (defecación): eliminación de las sustancias no utilizables del alimento.

2. APARATO DIGESTIVO. INTRODUCCIÓN 2.1. INGESTIÓN. Consiste en la incorporación del alimento por los animales El tipo de ingestión está relacionado con el alimento, según el tamaño, dureza, si es líquido o sólido, etc.

2.1 INGESTIÓN

2. APARATO DIGESTIVO. INTRODUCCIÓN 2.2. DIGESTIÓN Ruptura mecánica y química (enzimática) de los alimentos en nutrientes sencillos que pueden ser absorbidos y utilizados por las células. Tres tipos: Intracelular (Poríferos): dentro de las células mediante lisosomas. Extracelular: Las enzimas se vierten al tubo digestivo. Mixta (Platelmintos y Cnidarios): Primero extracelular (parcial) y luego intracelular.

2. APARATO DIGESTIVO. INTRODUCCIÓN 2.3. ABSORCIÓN Los nutrientes obtenidos de la digestión pasan de la cavidad del aparato digestivo al líquido circulante. 2.4. EGESTIÓN Expulsión al exterior de las partes de alimento no utilizadas por el organismo.

2. APARATO DIGESTIVO. INTRODUCCIÓN EVOLUCIÓN DEL APARATO DIGESTIVO Las esponjas carecen de aparato digestivo En el resto puede ser de dos tipos: Bidireccional: con un único orificio (boca/ano). Cnidarios y Platelmintos. Digestión mixta. Menos eficaz. Unidireccional: tubo con regiones especializadas en realizar las distintas funciones. Digestión extracelular.

3. APARATO DIGESTIVO EN INVERTEBRADOS 3.1. PORÍFEROS Digestión intracelular. Filtradores de pequeñas partículas de materia orgánica. El agua entra al atrio por los poros inhalantes y sale por el ósculo. Los coanocitos filtran el agua con el collar y realizan la digestión intracelular Los amebocitos de la mesoglea completan la digestión y transportan los nutrientes.

3. APARATO DIGESTIVO EN INVERTEBRADOS 3.2 CNIDARIOS (CELENTÉREOS) Digestión mixta Carnívoros. Atrapan presas con los tentáculos y las paralizan con los cnidoblastos. Las introducen en la cavidad gastrovascular, a través de la boca, donde se realiza la digestión extracelular. Completan la digestión en el interior de células que fagocitan el alimento (intracelular) Los residuos se expulsan por la boca/ano.

3. APARATO DIGESTIVO EN INVERTEBRADOS 3.3. PLATELMINTOS Digestión mixta Tubo digestivo incompleto: boca, faringe e intestino ramificado (sin ano) Los parásitos carecen de aparato digestivo y absorben los nutrientes a través de la pared del cuerpo.

3. APARATO DIGESTIVO EN INVERTEBRADOS 3.4. ANÉLIDOS Digestión extracelular Tubo digestivo completo: Boca Faringe musculosa Esófago Buche (almacenar alimento) Molleja (lo tritura) Intestino (digestión y absorción) Ano (egestión)

3. APARATO DIGESTIVO EN INVERTEBRADOS 3.5. MOLUSCOS Tubo digestivo completo y digestión extracelular Boca con rádula, que tiene una fila de dientes para roer el alimento, y glándulas salivares Esófago, estómago e intestino. Glándula llamada hepatopáncreas que colabora en digestión Los bivalvos no tienen rádula, sino un sistema filtrador más primitivo.

3. APARATO DIGESTIVO EN INVERTEBRADOS 3.6 ARTRÓPODOS Diversos tipos de vida y diversas estructuras para captura e ingestión: bocas picadoras masticadoras, chupadoras, etc. Normalmente apéndices para captura Faringe, esófago (con buche y molleja), intestino medio (glandular) e intestino terminal con ano. Digestión extracelular. Las arañas inyectan veneno a las presas con los quelíceros y predigieren las presas en el exterior con enzimas que hay en su saliva

3. APARATO DIGESTIVO EN INVERTEBRADOS

3. APARATO DIGESTIVO EN INVERTEBRADOS 3.7. EQUINODERMOS La boca en posición ventral. Erizos con aparato masticador llamado linterna de Aristóteles, formado por 5 mandíbulas con un diente cada una. Esófago y estómago grande, en muchos casos con ciegos (por ejemplo en las estrellas de mar hay 5 ciegos, uno en cada brazo). Las estrellas evaginan su estómago y digieren fuera el alimento. El intestino desemboca en un ano en posición dorsal Son carnívoros, carroñeros o filtradores.

3. APARATO DIGESTIVO EN INVERTEBRADOS

4. APARATO DIGESTIVO EN VERTEBRADOS Está formado por: Boca Faringe Esófago Estómago 1. TUBO DIGESTIVO Intestino delgado Intestino grueso Ano A. Incluidas en la pared del tubo digestivo 2. GLÁNDULAS Glándulas salivales B. Glándulas anejas (fuera del tubo, vierten a él) Hígado Páncreas

4. APARATO DIGESTIVO EN VERTEBRADOS 4.1. CAVIDAD BUCAL Boca rodeada por pliegues de piel: labios, excepto en aves, tortugas y ornitorrinco, que tienen pico córneo Dientes: formados por tejido óseo especial En Peces, Anfibios y Reptiles son todos iguales (homodontos), cónicos y afilados. Los Mamíferos son heterodontos (incisivos, caninos, premolares, molares). Lengua: Órgano musculoso y móvil. Mezcla alimentos y los envía a la faringe. Peces: Adherida al suelo de la boca. Anfibios y Reptiles: se puede disparar para capturar presas Aves: córnea Mamíferos: musculosa y con papilas gustativas.

4. APARATO DIGESTIVO EN VERTEBRADOS

4. APARATO DIGESTIVO EN VERTEBRADOS

4. APARATO DIGESTIVO EN VERTEBRADOS 4.1. CAVIDAD BUCAL Digestión mecánica: masticación. Digestión química: Glándulas salivares (excepto peces). La saliva es alcalina y está formada por agua, sales minerales, mucina (lubricante), amilasa o ptialina (enzima que digiere almidón) y lisozima (microbicida). Funciones: - Lubricante para facilitar deglución - Destruye parte de las bacterias - Digestión química de glúcidos

4. APARATO DIGESTIVO EN VERTEBRADOS 4.2 FARINGE Tubo muscular (común a digestivo y respiratorio) Glotis: comunicación con laringe Epiglotis: impide la entrada de alimento en la laringe durante la deglución. Función: deglución del bolo alimenticio

4. APARATO DIGESTIVO EN VERTEBRADOS 4.3. ESÓFAGO Comunica faringe y estómago En Aves presenta una dilatación, buche, que almacena el alimento En Mamíferos atraviesa el diafragma En Peces origina la vejiga natatoria (flotabilidad) Movimientos peristálticos (también en el resto del tubo digestivo) hacen avanzar el alimento

4. APARATO DIGESTIVO EN VERTEBRADOS 4.4. ESTÓMAGO Dilatación del tubo digestivo Esfínteres: cardias (comunicación con esófago) y píloro (con el intestino) Almacena el alimento y lo digiere parcialmente: QUIMO.

4. APARATO DIGESTIVO EN VERTEBRADOS 4.4. ESTÓMAGO Aves: estómago dividido en: Estómago glandular (proventrículo): digestión química Molleja (estómago muscular): Tritura los alimentos, en especial en aves granívoras. Aumenta su eficacia por la presencia de pequeñas piedrecitas que ingiere el ave (sustituto de dientes que no tiene).

4. APARATO DIGESTIVO EN VERTEBRADOS 4.4. ESTÓMAGO Herbívoros lo tienen muy grande En los rumiantes: panza, redecilla, libro y cuajar. Panza (Rumen): se almacena la hierba no masticada y comienza la digestión de celulosa por bacterias simbiontes Redecilla: pasa desde la panza, y desde aquí se regurgita en pequeñas porciones que son masticadas (rumia). Se deglute por segunda vez y regresa a la panza y fermenta Libro (Omaso): llega el alimento y se absorbe parcialmente el agua y sales minerales Cuajar (Abomaso): verdadero estómago, con el jugo gástrico para la digestión

4. APARATO DIGESTIVO EN VERTEBRADOS 4.4. ESTÓMAGO FUNCIONES: Digestión mecánica por las contracciones de sus paredes musculosas Absorción de parte del agua y sales minerales Digestión química por el jugo gástrico segregado por las glándulas gástricas

4. APARATO DIGESTIVO EN VERTEBRADOS 4.4. ESTÓMAGO FUNCIONES: Jugo gástrico. Formado por: Agua HCl: mantiene el pH ácido para permitir la acción de las enzimas y destruir bacterias. Mucina, que protege la mucosa gástrica. Pepsinógeno :precursor de la pepsina, que comienza a digerir proteínas a polipéptidos. Lipasa: comienza la digestión de las grasas Tras la digestión gástrica, el alimento queda en forma de una pasta denominada QUIMO

4. APARATO DIGESTIVO EN VERTEBRADOS 4.5. INTESTINO DELGADO Tubo de longitud variable (máxima en herbívoros) En él se completa la digestión y se realiza la absorción de nutrientes. En Mamíferos se divide en 3 partes: duodeno, yeyuno e íleon.

4. APARATO DIGESTIVO EN VERTEBRADOS 4.5. INTESTINO DELGADO DUODENO (primeros 20 cm) En él se realiza la digestión intestinal gracias a los siguientes jugos: bilis (hígado), jugo pancreático (páncreas) y jugo intestinal (glándulas intestinales) Tras la acción de estos jugos, el quimo se transforma en QUILO, formado por moléculas orgánicas simples (aminoácidos, monosacáridos, ácidos grasos, glicerina…) dispuestas para ser absorbidas.

4. APARATO DIGESTIVO EN VERTEBRADOS DIGESTIÓN INTESTINAL HÍGADO Es el órgano más voluminoso del cuerpo. Además de formar la bilis, realiza otras muchas funciones relacionadas con la nutrición (almacena glucógeno, elimina toxinas, almacena hierro, etc.)

4. APARATO DIGESTIVO EN VERTEBRADOS BILIS Se almacena en la vesícula biliar. Cuando hay alimento en el duodeno se vierte a él a través del colédoco. Componentes: Agua Sales biliares: emulsionan las grasas Pigmentos biliares (bilirrubina): procedentes de la degradación de la hemoglobina.

4. APARATO DIGESTIVO EN VERTEBRADOS DIGESTIÓN INTESTINAL 2. PÁNCREAS Glándula mixta (endocrina y exocrina) Sus islotes de Langerhans segregan el jugo pancreático, a través del conducto pancreático que desemboca en el duodeno junto con el colédoco.

4. APARATO DIGESTIVO EN VERTEBRADOS JUGO PANCREÁTICO Componentes Agua Sales minerales: neutralizan la acidez del quimo. Amilasa pancreática: digiere almidón. Lipasas: digieren lípidos Tripsinógeno: da lugar a la tripsina que digiere polipéptidos a péptidos más sencillos Nucleasa: digiere ácidos nucleicos

4. APARATO DIGESTIVO EN VERTEBRADOS DIGESTIÓN INTESTINAL 3. GLÁNDULAS INTESTINALES Están incluidas en la pared intestinal y segregan el jugo intestinal

4. APARATO DIGESTIVO EN VERTEBRADOS JUGO INTESTINAL Componentes: Agua Sales minerales Mucina Peptidasas: digieren los péptidos a aminoácidos Disacarasas: digieren los disacáridos a monosacáridos Lipasas: terminan la digestión de las grasas a ácidos grasos y glicerina Nucleasas: digieren los ácidos nucleicos a nucléotidos

4. APARATO DIGESTIVO EN VERTEBRADOS

4. APARATO DIGESTIVO EN VERTEBRADOS

4. APARATO DIGESTIVO EN VERTEBRADOS

4. APARATO DIGESTIVO EN VERTEBRADOS B. YEYUNO E ÍLEON Constituyen la mayor parte del intestino delgado (6-7 metros) No hay separación entre ambos, aunque el primero es algo más grueso. El íleon desemboca en el intestino grueso a través de la válvula ileocecal. En ellos se produce la absorción intestinal

4. APARATO DIGESTIVO EN VERTEBRADOS ABSORCIÓN INTESTINAL Cuanto mayor es la superficie de absorción, más eficaz. Peces óseos: ciegos intestinales. Peces cartilaginosos: válvula espiral

4. APARATO DIGESTIVO EN VERTEBRADOS En Mamíferos la superficie se aumenta con: Pliegues circulares: pliegues de las capas submucosa y mucosa de la pared. Vellosidades: pliegues de la mucosa Microvellosidades: pliegues de la membrana de las células epiteliales

4. APARATO DIGESTIVO EN VERTEBRADOS

4. APARATO DIGESTIVO EN VERTEBRADOS ABSORCIÓN INTESTINAL En cada vellosidad hay capilares sanguíneos y un capilar linfático (vaso quilífero) Los nutrientes, excepto las grasas, atraviesan las células epiteliales, llegan a los capilares sanguíneos y la sangre lleva al hígado, desde donde son distribuidos. Las grasas se reconstruyen dentro de la célula epitelial y son incorporados, junto al colesterol y varios tipos de proteínas, formando unas estructuras denominadas QUILOMICRONES, que pasan a los capilares linfáticos, de manera que a través de la linfa terminan desembocando en la sangre.

4. APARATO DIGESTIVO EN VERTEBRADOS 4.6. INTESTINO GRUESO Más corto que el delgado. En Anfibios, Reptiles y Aves desemboca en la cloaca, cavidad donde también desembocan los conductos excretor y reproductor.

4. APARATO DIGESTIVO EN VERTEBRADOS En Mamíferos está dividido en tres partes: Ciego: Desde la válvula ileocecal hacia abajo. En su parte inferior tiene el apéndice vermiforme sin función digestiva, pero puede tener función inmunológica. Colon: En humanos dividido en ascendente, transverso y descendente. Recto: Termina en el ano

4. APARATO DIGESTIVO EN VERTEBRADOS FUNCIONES Formación de las heces fecales: Compactación: absorción de agua y sales minerales. Actuación de la flora intestinal (bacterias simbióticas): descomponen algunos alimentos no absorbidos, fabrican vitaminas y aminoácidos que son aprovechados por el cuerpo y compiten con microorganismos patógenos. Egestión o defecación: por relajación del recto y apertura del esfínter anal.

5. LA RESPIRACIÓN EN LOS ANIMALES La respiración consta de dos fases: Respiración externa: Introducción del oxígeno y salida del dióxido de carbono. Se produce por difusión (a favor de gradiente de concentración) Se lleva a cabo en las superficies respiratorias. 2. Respiración celular o interna: Catabolismo de los nutrientes en las mitocondrias para obtener energía. Necesita O2 y desprende CO2.

5. LA RESPIRACIÓN EN LOS ANIMALES LAS SUPERFICIES RESPIRATORIAS Características: Paredes delgadas para permitir la difusión. Gran superficie de contacto con el agua o el aire. Húmedas: los gases solo se difunden disueltos en agua Mecanismos de ventilación para renovar los gases. Sistema de transporte de los gases: red circulatoria y líquidos con moléculas que transporten los gases (pigmentos respiratorios)

6. APARATOS RESPIRATORIOS Poríferos y Cnidarios carecen de estructuras especializadas. Todas las células están en contacto con el agua y realizan la difusión directamente. El resto posee uno de los siguientes tipos de superficies y sistemas respiratorios: Respiración cutánea Respiración traqueal Respiración branquial Respiración pulmonar.

6. APARATOS RESPIRATORIOS RESPIRACIÓN CUTÁNEA (Piel) Animales pequeños, acuáticos o muy ligados al agua. Deben tener la piel muy vascularizada y desnuda. Anélidos oligoquetos, algunos moluscos y anfibios (complementaria)

6. APARATOS RESPIRATORIOS 2. RESPIRACIÓN TRAQUEAL Sistema de tubos ramificados, las tráqueas. Son invaginaciones de la pared del cuerpo, revestidas de quitina. Los orificios exteriores se denominan espiráculos. Las últimas ramificaciones, traqueolas, están llenas de líquido y contactan directamente con las células, con las que realizan la difusión La renovación del aire se realiza por movimientos de los músculos abdominales. No intervienen los líquidos circulantes, por lo que no poseen pigmentos respiratorios Artrópodos terrestres: Insectos, algunos Quelicerados y Miríapodos.

6. APARATOS RESPIRATORIOS 2. RESPIRACIÓN TRAQUEAL

6. APARATOS RESPIRATORIOS 3. RESPIRACIÓN BRANQUIAL Característica de animales acuáticos Son evaginaciones del tegumento, con gran superficie ( la concentración de O2 en el agua es baja) y muy vascularizadas. Según su disposición hay dos tipos: A) Branquias externas: en la superficie del cuerpo B) Branquias internas: alojadas en el interior.

6. APARATOS RESPIRATORIOS A) BRANQUIAS EXTERNAS Diferentes formas: filamentosas, laminares, arborescentes. Inconvenientes: Frágiles y llamativas. Para renovar el medio el animal tiene que moverse constantemente. Algunos Moluscos y larvas acuáticas de Insectos y Anfibios. Renacuajo Molusco nudibranquio

6. APARATOS RESPIRATORIOS B) BRANQUIAS INTERNAS Se encuentran en cavidades internas No presentan los inconvenientes de las externas Precisan un mecanismo de ventilación Moluscos bivalvos y cefalópodos, Crustáceos, Equinodermos y Peces.

6. APARATOS RESPIRATORIOS Moluscos bivalvos: En la cavidad paleal Laminillas cubiertas de epitelio ciliado. Los cilios mueven el agua y filtran los alimentos. b) Moluscos cefalópodos El agua circula por la cavidad paleal por medio de sifones Bivalvo Cefalópodo

6. APARATOS RESPIRATORIOS c) Crustáceos: Plumiformes Alojadas en cámaras del caparazón, que se abre para dejar pasar el agua. Las ventilan con los apéndices d) Equinodermos: Evaginaciones de la pared del cuerpo que salen a través de poros de las placas esqueléticas.

6. APARATOS RESPIRATORIOS e) Peces cartilaginosos: Branquias septales alojadas en las hendiduras branquiales (5 pares). El agua entra por unos orificios laterales, los espiráculos, y sale por las hendiduras branquiales.

6. APARATOS RESPIRATORIOS f) Peces óseos: Cubiertas por un opérculo 4 pares Cada branquia consta de un arco branquial óseo donde se insertan los filamentos branquiales, tapizados por laminillas muy vascularizadas.

6. APARATOS RESPIRATORIOS El agua entra por la boca y, al cerrarse esta, el opérculo se abre y el agua sale por las branquias. Mecanismo de contracorriente: el agua y la sangre circulan por las branquias en sentidos contrarios, de manera que siempre hay una diferencia de concentración y la difusión es más eficaz.

6. APARATOS RESPIRATORIOS 4. RESPIRACIÓN PULMONAR Los pulmones son cavidades internas muy vascularizadas Invertebrados terrestres (ciertos Arácnidos y caracoles terrestres) y Vertebrados terrestres. Hay dos tipos: A. Pulmones de difusión B. Pulmones de ventilación

6. APARATOS RESPIRATORIOS PULMONES DE DIFUSIÓN Primitivos. Cámara sencilla con repliegues internos Sin mecanismo de ventilación, se comunican con el exterior por un orificio siempre abierto Caracoles terrestres y Arácnidos (pulmón en libro).

6. APARATOS RESPIRATORIOS B. PULMONES DE VENTILACIÓN Vertebrados terrestres. Dos cámaras subdivididas en compartimentos, alvéolos, rodeados de capilares donde se realiza el intercambio gaseoso. La comunicación con el exterior se realiza a través de las vías respiratorias (tráquea, bronquios..) Necesitan un mecanismo de ventilación Su complejidad aumenta con la escala evolutiva, así como la especialización de los mecanismos de ventilación.

6. APARATOS RESPIRATORIOS MECANISMOS DE VENTILACIÓN Bomba de presión o de deglución (Anfibios) Los Anfibios tienen pulmones sencillos, con poca superficie interna Poca eficacia respiratoria (complementan con respiración cutánea) La ventilación se hace mediante movimientos verticales del suelo de la boca (tragan el aire) Inspiración Espiración

6. APARATOS RESPIRATORIOS b) Bomba de succión (Reptiles, Aves y Mamíferos) La ventilación se realiza por cambio de volumen de la caja torácica, debido a la contracción y relajación de los músculos que la rodean. En la inspiración el volumen aumenta en la caja torácica (y en los pulmones), disminuye la presión y el aire entra por succión. En la espiración ocurre lo contrario.

6. APARATOS RESPIRATORIOS Reptiles Pulmones tabicados internamente Mayor superficie respiratoria Sin sacos alveolares

6. APARATOS RESPIRATORIOS Aves Gran demanda de O2 durante el vuelo Sacos aéreos: expansiones de la pared del pulmón que aumentan la reserva de aire y aligeran el peso (no realizan intercambio) Huesos neumáticos: con huecos donde penetran los sacos aéreos.

6. APARATOS RESPIRATORIOS Mamíferos El aparato respiratorio consta de: Vías respiratorias: Fosas nasales, faringe, laringe, tráquea y bronquios Funciones: Paso del aire, sin intercambio gaseoso. Depuración de partículas que puedan ser dañinas para los pulmones Para ello, los cilios del epitelio barren hacia la faringe y el exterior el moco donde quedan atrapadas esas partículas.

6. APARATOS RESPIRATORIOS 2. Pulmones Dos órganos esponjosos divididos en lóbulos: el derecho (3 lóbulos) mayor que el izquierdo (2 lóbulos), que aloja el corazón. Envueltos por dos membranas, las pleuras: pleura parietal, unida a la caja torácica, y pleura visceral, unida a los pulmones. Entre ellas el líquido pleural.

6. APARATOS RESPIRATORIOS Interiormente están formados por Árbol bronquial: ramificaciones de los bronquios cada vez más finas. Las últimas se denominan bronquíolos y terminan en Alvéolos pulmonares: estructuras globosas de pared muy fina (solo epitelio) envueltos por una red de capilares

6. APARATOS RESPIRATORIOS Movimientos ventilatorios 1.- Inspiración: entrada del aire en los pulmones. Se contraen los músculos intercostales y el diafragma. Aumenta el volumen de la caja torácica y, por tanto, de los pulmones. Disminuye la presión en su interior y el aire entra.

6. APARATOS RESPIRATORIOS 2.- Espiración: salida del aire. Se relajan los músculos intercostales y el diafragma. Disminuye el volumen de la caja torácica y de los pulmones Aumenta la presión en ellos y el aire sale

6. APARATOS RESPIRATORIOS Intercambio gaseoso (por difusión) En el alvéolo: el O2 pasa del aire alveolar (mayor concentración) a la sangre y el CO2 de la sangre al alvéolo. En los tejidos: el O2 pasa de la sangre a las células y el CO2 entra en la sangre. ALVÉOLOS

6. APARATOS RESPIRATORIOS TEJIDOS