Procesos Fisiológicos Fundamentales

Ingestión

La ingestión es la introducción de los alimentos en el interior del organismo. Para este fin, los animales pueden tener estructuras que les ayudan a la recogida de alimento o a su ingestión. Además, los organismos aerobios precisan incorporar el oxígeno necesario para que las células puedan degradar las moléculas incorporadas al medio interno; este proceso forma parte de la respiración.

Digestión

En organismos pluricelulares sencillos, los alimentos son captados e incorporados directamente a la célula que los digiere. En los complejos, por el contrario, el alimento ha de sufrir un tratamiento previo, mecánico y químico, que los convierta en moléculas más sencillas (nutrientes) que puedan ser incorporados a las células.

Circulación

Los nutrientes y el oxígeno absorbidos e incorporados al medio interno tienen que ser distribuidos a todas las células del organismo pluricelular. El sistema circulatorio es el encargado de realizar este proceso.

Excreción

Una vez en la célula, los nutrientes se metabolizan y se producen sustancias de desecho no aprovechables por el organismo. El sistema circulatorio los transporta hasta las estructuras especializadas que los expulsan al exterior en el proceso de excreción. El CO2 producido en las células durante la oxidación de los nutrientes sale al exterior mediante la respiración.

Egestión

La egestión es la eliminación de restos de alimentos que el organismo no es capaz de absorber (la excreción es la expulsión de los desechos del metabolismo).

Tipos de Digestión

• Intracelular: Tiene lugar en el interior de las células.
• Extracelular: Se produce fuera de ellas, en el interior de una cavidad gástrica o de un tubo digestivo.
• Mixta: Si consta de dos etapas: una de digestión extracelular y otra de digestión intracelular.

Digestión en Animales sin Tubo Digestivo

Poríferos

En los poríferos, la digestión es intracelular. Unas células flageladas, los coanocitos, tapizan la cavidad interna del organismo y crean corrientes de agua que arrastran el alimento hacia su interior.

Cnidarios

Los cnidarios presentan un tipo mixto de digestión. Capturan a las presas con tentáculos que rodean la apertura de la cavidad gástrica. Unas células urticantes, los cnidocitos, les inoculan una serie de sustancias que producen su parálisis para ser introducidas, después, en la cavidad gracias a los tentáculos.

Digestión en Animales con Tubo Digestivo

Platelmintos

En los platelmintos, la digestión es mixta. Presentan un esbozo del tubo digestivo, compuesto de boca, esófago e intestino, ramificado y carente de ano. En el extremo ciego se almacenan los excrementos, que se eliminan mediante lavado intestinal.

Anélidos

En los anélidos, la digestión es extracelular. Su tubo digestivo consta de boca, faringe, esófago, buche, molleja e intestino especializado en la digestión y absorción de nutrientes digeridos, con ano.

Moluscos

Su tubo digestivo es completo. La boca está especializada en función del tipo de alimentación. Los gasterópodos presentan un órgano masticador provisto de pequeños dentículos, llamado rádula. Los cefalópodos tienen una especie de pico córneo, etc. El intestino se abre al exterior en un ano y en él vierte las enzimas digestivas una glándula, el hepatopáncreas.

Artrópodos

Los artrópodos tienen un aparato digestivo completo, con especializaciones en función de los diferentes grupos. La boca cuenta con diversos tipos de apéndices bucales, el esófago es corto y el estómago se diversifica en un buche almacenador y una molleja trituradora.

Equinodermos

Los equinodermos tienen un aparato digestivo completo. La boca ocupa una posición central, con una estructura dentada peculiar denominada linterna de Aristóteles. El esófago es corto y el ano ocupa posición dorsal.

Partes del Tubo Digestivo y Digestión

Boca

En la boca se fragmentan los alimentos y se inicia la digestión química de los hidratos de carbono, gracias a las enzimas de la saliva. En la boca, además, se realizan otras funciones como lubricar y deglutir el alimento.

Digestión Química (Saliva)

La saliva es una disolución acuosa formada por agua y enzimas que tiene dos funciones: iniciar la digestión química de los hidratos de carbono y lubricar la mucosa bucal. El alimento, una vez desmenuzado y lubricado, se transforma en bolo alimenticio. La saliva, al lubricar el bolo, favorece la deglución, protege la mucosa bucal y disuelve las partículas, así, las papilas gustativas se estimulan y producen sensación de sabor.

Deglución

La deglución es la fase en la que el bolo pasa de la boca al esófago. Primero, el bolo es impulsado hacia la faringe por la lengua, de forma voluntaria; a continuación, el bolo pasa al esófago y se desplaza por él impulsado por las contracciones peristálticas. La faringe es un tubo, en cuya parte posterior se ha desarrollado la epiglotis, una válvula que se cierra en el momento de la deglución para evitar la entrada del bolo alimenticio en las vías respiratorias.

Esófago

El esófago es un tubo que comunica la boca con el estómago. En las aves tiene un ensanchamiento llamado buche. Su función es continuar el tratamiento mecánico del alimento y su digestión química. Además, segrega unas sustancias mucoides que lubrican el bolo y evitan la abrasión de las paredes.

Estómago

El estómago es una porción dilatada del tubo digestivo situada entre el esófago y el intestino. En la zona de comunicación con el intestino (duodeno), el desarrollo de las fibras musculares alcanza su mayor nivel y su contracción cierra la entrada al duodeno y origina el píloro. La pared del estómago tiene diferentes glándulas gástricas, que producen jugos gástricos. Sus funciones son: almacenar la comida, regular el paso de esta al intestino, realizar parte de la digestión y la absorción del agua y algunas sustancias.

Secreciones Gástricas y su Regulación

Cuando el alimento ingerido llega al estómago, es batido y mezclado con los jugos gástricos, con lo que adquiere una consistencia semilíquida; el alimento en este estado se denomina quimo. Los jugos gástricos son segregados por las glándulas de las paredes de revestimiento del estómago. La secreción gástrica está regulada por un componente nervioso y uno hormonal: cuando el alimento se ingiere, el encéfalo manda un mensaje a las células gástricas para que produzcan la secreción del jugo gástrico y cuando el alimento llega al estómago, se segrega la gastrina, que, a través de la sangre, llega a las células del estómago que elaboran el HCl.

Intestino Delgado

El intestino delgado se divide en duodeno, yeyuno e íleon y representa la porción más larga del tubo digestivo. Su longitud varía con el tipo de alimentación: largo en herbívoros y corto en los carnívoros. Su función principal es que en él tiene lugar la mayor parte de la digestión química y de la absorción de los nutrientes: se produce la parte principal de la digestión de los hidratos de carbono y de las proteínas y se inicia la digestión de las grasas. Para ello, es necesario que las secreciones vertidas por el páncreas, el hígado y las glándulas intestinales se mezclen con el quimo. Tras esta mezcla, el quimo se transforma en una sustancia denominada quilo, formada por agua, sales minerales, monosacáridos, etc., que son absorbidos por la mucosa intestinal para ser incorporados al aparato circulatorio.

Glándulas Anexas y sus Secreciones

Páncreas

El páncreas es una glándula mixta que segrega hormonas como la insulina y el glucagón, y el jugo pancreático, rico en enzimas digestivas que se vierten al intestino. Las enzimas más importantes del jugo son las amilasas, las lipasas y la tripsina.

Hígado

El hígado es una glándula que fabrica y secreta la bilis, que se almacena en la vesícula biliar. Cuando es necesaria para el proceso digestivo, la bilis es vertida al intestino. Su función es contribuir a la digestión de los lípidos, emulsionando las grasas y dispersándolas en gotas, lo que facilita la acción de las enzimas.

Glándulas Intestinales

Las glándulas intestinales segregan el jugo intestinal y son de dos tipos: las glándulas de Brunner y las criptas de Lieberkühn.

Intestino Grueso

El intestino grueso es mucho más corto que el delgado. Es la parte terminal del tubo digestivo y se divide en:

• Ciego: Es la porción inicial del intestino grueso, tiene forma de saco y en su parte posterior presenta una prolongación, el apéndice vermiforme.
• Colon: Es la continuación del ciego y llega hasta el recto.
• Recto: Es la porción terminal, regula la salida al exterior de las heces fecales en el proceso de defecación, a través del ano.

Su función principal es la absorción de iones y de agua, proceso que origina las heces fecales, constituidas por los restos de la digestión.

Absorción Intestinal

La absorción intestinal es el proceso por el cual los productos obtenidos en la digestión atraviesan la pared intestinal y pasan al aparato circulatorio.

Adaptaciones del Intestino para la Absorción

Algunos animales han desarrollado adaptaciones encaminadas a aumentar la superficie de absorción, como son el incremento de la longitud del tubo y la aparición de múltiples pliegues, entre los que destacan las vellosidades intestinales. Otros animales presentan repliegues como los ciegos intestinales de los peces óseos o la válvula espiral de los peces cartilaginosos.

Mecanismo de Absorción

• En el intestino delgado: La mayoría de los nutrientes orgánicos son absorbidos por transporte activo. Algunas sustancias, como el agua, se propagan directamente al capilar de la vellosidad intestinal; los ácidos grasos y la glicerina, emulsionados por las sales biliares, forman micelas hidrosolubles, que son absorbidas por difusión.
• En el intestino grueso: Se continúa la absorción de iones y agua y se forman las heces fecales, en cuya formación interviene también el mucus producido por las células caliciformes del epitelio que lo recubre. Este tramo del intestino contiene bacterias simbiontes, que descomponen los alimentos no digeridos ni absorbidos en el intestino delgado y sintetizan aminoácidos y vitaminas, que son absorbidos por los capilares sanguíneos.

Sistemas Respiratorios

Difusión Simple

Intercambian los gases directamente con el medio exterior por simple difusión a través de las membranas celulares, permeables al O2 y al CO2 disuelto en el medio.

Respiración Cutánea

Una evolución del sistema de difusión simple es la respiración cutánea que presentan animales ligados a medios acuáticos o a ambientes muy húmedos. Los gases disueltos en el medio se difunden por los líquidos circulantes internos a través de la piel, que se mantiene húmeda gracias a las secreciones de las glándulas mucosas. Una densa red capilar distribuye estos gases por todas las células del organismo.

Respiración Traqueal

En los artrópodos terrestres, la pared externa impermeable se invagina, es decir, se dobla hacia dentro, dando lugar a un sistema interno de tubos húmedos y ramificados, las tráqueas. Las tráqueas se abren al exterior por unos orificios, llamados espiráculos, que en los animales menos evolutivos se encuentran siempre abiertos, pero que, generalmente, están provistos de válvulas reguladas por músculos. Estas válvulas permiten ajustar el intercambio gaseoso en función de las necesidades de oxígeno, a la vez que reducen las pérdidas por evaporación. Las paredes de las tráqueas están reforzadas por anillos quitinosos, a excepción de las terminaciones internas, las finísimas traqueolas, que carecen de quitina y están rellenas de líquido. En ellas se produce el intercambio de gases por difusión directa a los tejidos, ya que cada célula tiene en sus proximidades el final de una traqueola. El movimiento del aire en el interior de las tráqueas, necesario para su renovación continua, se garantiza mediante la contracción de los músculos abdominales, que empujan los órganos hacia el interior y lo expulsan. Cuando estos músculos se relajan, el aire vuelve a penetrar en el sistema traqueal.

Respiración Branquial

Es un sistema de respiración propio de animales que viven en medios acuáticos, lo que les ha obligado a desarrollar unas estructuras, las branquias, con una gran superficie respiratoria y una gran cantidad de sangre circulando por ellas. Si se proyectan hacia fuera del cuerpo del animal y no están protegidas se denominan branquias externas. Si se alojan en una cavidad y están protegidas por alguna estructura se denominan branquias internas. Entre los animales con este tipo de respiración se encuentran los vertebrados acuáticos, como algunos anfibios y los peces, e invertebrados, como los moluscos, los gusanos poliquetos, los crustáceos o las larvas de los insectos.

Respiración Pulmonar

Es el sistema respiratorio más eficaz de todos. Cuando los animales colonizaron el medio terrestre, fueron desarrollando amplias superficies internas de intercambio gaseoso, protegidas de la desecación. Estas cavidades internas, de paredes muy finas y vascularizadas, son los pulmones. La respiración pulmonar es propia de los gasterópodos, de los anfibios, de los reptiles, de las aves y de los mamíferos.

Ventilación Pulmonar: Movimientos del Aire

Inspiración

La inspiración es un fenómeno activo que supone la entrada del aire al interior de los pulmones. Se produce por la contracción de los músculos de la caja torácica, que hace que aumente su volumen, que la presión atmosférica sea menor en el interior y que el aire tienda a entrar desde las fosas nasales hasta los alvéolos.

Espiración

La espiración es un fenómeno pasivo producido por la relajación de los músculos que rodean la caja torácica. Con ella, esta recupera su estado normal, los pulmones disminuyen su tamaño y el aire es expulsado.

Transporte de Gases

El oxígeno y parte del dióxido de carbono son transportados en el interior de las células sanguíneas por unas proteínas, denominadas pigmentos respiratorios. El pigmento respiratorio más extendido en el reino animal es la hemoglobina. Esta tiene la particularidad de cambiar su estructura dependiendo de la concentración de oxígeno que la rodea. Cuando la concentración de oxígeno es alta, como sucede en los capilares de los alvéolos pulmonares, la hemoglobina se combina con más oxígeno de lo que puede hacerlo cuando esta concentración es menor. Cuando la sangre llega a lugares del cuerpo con poca concentración de oxígeno, la hemoglobina se desprende de él debido a un cambio en su estructura. La misma sangre que transporta el oxígeno desde los pulmones debe transportar el dióxido de carbono en su camino de regreso. Este se lleva de tres formas: en forma de ion bicarbonato disuelto en la sangre, en combinación con la hemoglobina y disuelto en el plasma.