Objetivos
Ao final desta seção, você vai ter concluído os seguintes objectivos:
- Explique os processos de digestão e absorção
- Comparar e contrastar os diferentes tipos de sistemas digestivos
- Explicar a especialização de funções dos órgãos envolvidos no processamento de alimentos para o corpo
- Descrevem as formas em que os órgãos trabalham juntos para digerir os alimentos e absorver nutrientes
Animais obter a sua nutrição e o consumo de outros organismos. Dependendo de sua dieta, os animais podem ser classificados nas seguintes categorias: herbívoros, carnívoros e os que comem plantas e animais (onívoros). Os nutrientes e macromoléculas presentes nos alimentos não são imediatamente acessíveis às células. Há uma série de processos que modificam os alimentos dentro do corpo animal, a fim de tornar os nutrientes e moléculas orgânicas acessíveis para a função celular. À medida que os animais evoluíam em complexidade de forma e função, os seus sistemas digestivos também evoluíram para acomodar as suas várias necessidades dietéticas.herbívoros, omnívoros e carnívoros são animais cuja fonte primária de alimento é a planta. Exemplos de herbívoros, como mostrado na Figura 1 incluem vertebrados como veados, coalas, e algumas espécies de aves, bem como os invertebrados, como grilos e lagartas. Estes animais desenvolveram sistemas digestivos capazes de manusear grandes quantidades de material vegetal. Os herbívoros podem ser classificados em frugívoros (comedores de frutas), granívoros (comedores de sementes), nectívoros (comedores de néctar) e folívoros (comedores de folhas).
Figura 1. Herbívoros, como este (a) veado-mula e (B) lagarta-monarca, comem principalmente material vegetal. (credit a: modification of work by Bill Ebbesen; credit b: modification of work by Doug Bowman)
carnívoros são animais que comem outros animais. A palavra carnívoro é derivada do latim e significa literalmente “comedor de carne”.”Gatos selvagens, como leões, mostrado na Figura 2a e tigres são exemplos de vertebrados carnívoros, como são as cobras e os tubarões, enquanto invertebrados carnívoros incluem estrelas-do-mar, aranhas, e joaninhas, mostrado na Figura 2b. Obrigar os animais carnívoros são aqueles que confiam inteiramente na carne animal para obter seus nutrientes; exemplos de obrigar os carnívoros são membros da família de gato, como leões e leopardos. Carnívoros facultativos são aqueles que também comem alimentos não-animais, além de alimentos para animais. Note que não há uma linha clara que diferencia os carnívoros facultativos dos omnívoros.; os cães seriam considerados carnívoros facultativos.
Figura 2. Carnívoros como o (a) Leão comem principalmente carne. A (b) joaninha é também um carnívoro que consome pequenos insetos chamados pulgões. (credit a: modification of work by Kevin Pluck; credit b: modification of work by Jon Sullivan)
omnívoros são animais que comem alimentos derivados de plantas e animais. Em latim, omnívoro significa comer tudo. Os seres humanos, os ursos (ilustrados na figura 3a) e as galinhas são exemplos de vertebrados omnívoros; os invertebrados omnívoros incluem baratas e lagostins (ilustrados na figura 3b).
Figura 3. Omnívoros como o urso (a) e o lagostim (B) comem alimentos à base de plantas e animais. (crédito a: modificação do trabalho por Dave Menke; crédito b: modification of work by Jon Sullivan)
Vertebrate Digestive Systems
Vertebrates have evolved more complex digestive systems to adapt to their dietary needs. Alguns animais têm um único estômago, enquanto outros têm estômagos multicamados. As aves desenvolveram um sistema digestivo adaptado à ingestão de alimentos não mastigados.Monogástrico: estômago de câmara única como a palavra monogástrica sugere, este tipo de sistema digestivo consiste de uma câmara (“mono”) do estômago (“gástrico”). Os seres humanos e muitos animais têm um sistema digestivo monogástrico, como ilustrado nas figuras 5a e 5b. o processo de digestão começa com a boca e a ingestão de alimentos. Os dentes desempenham um papel importante na mastigação (mastigação) ou na destruição física de alimentos em partículas menores. As enzimas presentes na saliva também começam a decompor quimicamente os alimentos. O esófago é um tubo longo que liga a boca ao estômago. Usando peristaltismo, ou contracções musculares suaves Tipo Onda, os músculos do esófago empurram a comida para o estômago. A fim de acelerar as ações das enzimas no estômago, o estômago é um ambiente extremamente ácido, com um pH entre 1,5 e 2,5. Os sumos gástricos, que incluem enzimas no estômago, actuam sobre as partículas dos alimentos e prosseguem o processo de digestão. A degradação adicional dos alimentos ocorre no intestino delgado, onde as enzimas produzidas pelo fígado, o intestino delgado e o pâncreas continuam o processo de digestão. Os nutrientes são absorvidos pela corrente sanguínea através das células epiteliais que cobrem as paredes dos pequenos intestinos. O material residual viaja para o intestino grosso, onde a água é absorvida e o material residual mais seco é compactado em fezes; é armazenado até ser excretado pelo recto.
Figura 5. a) os seres humanos e os herbívoros, como o coelho B), têm um sistema digestivo monogástrico. No entanto, no coelho, o intestino delgado e o ceco são ampliados para dar mais tempo para digerir o material vegetal. O órgão ampliado fornece mais área de superfície para a absorção de nutrientes. Os coelhos digerem a comida duas vezes.: a primeira vez que a comida passa pelo sistema digestivo, recolhe-se no ceco, e depois passa como fezes moles chamadas cecotrofes. O coelho re-ingere estes cecotrofes para os digerir ainda mais.
aves
aves enfrentam desafios especiais quando se trata de obter nutrição a partir de alimentos. Eles não têm dentes e assim seu sistema digestivo, mostrado na Figura 6, deve ser capaz de processar alimentos não masticados. As aves desenvolveram uma variedade de tipos de bico que refletem a grande variedade em sua dieta, desde sementes e insetos até frutas e nozes. Porque a maioria das aves voam, suas taxas metabólicas são altas, a fim de processar eficientemente alimentos e manter seu peso corporal baixo. O estômago das aves tem duas câmaras: o proventriculo, onde os sucos gástricos são produzidos para digerir a comida antes de entrar no estômago, e a moela, onde a comida é armazenada, encharcada e mecanicamente moída. O material não digerido Forma pellets de alimentos que às vezes são regurgitados. A maior parte da digestão e absorção química ocorre no intestino e os resíduos são excretados através da cloaca.
Figura 6. O esófago aviário tem uma bolsa, chamada cultura, que armazena comida.
no sistema digestivo aviário, os alimentos passam da cultura para o primeiro de dois estômagos, chamados proventriculus, que contém sucos digestivos que destroem os alimentos. A partir do proventriculo, a comida entra no segundo estômago, chamado de moela, que tritura a comida. Algumas aves engolem pedras ou areia, que são armazenadas na moela, para ajudar o processo de moagem. As aves não têm aberturas separadas para excretar urina e fezes. Em vez disso, o ácido úrico dos rins é segregado no intestino grosso e combinado com resíduos do processo digestivo. Este lixo é excretado através de uma abertura chamada cloaca.
ligação evolutiva
adaptações aviárias
as aves têm um sistema digestivo altamente eficiente e simplificado. Evidências fósseis recentes mostraram que a divergência evolutiva das aves de outros animais terrestres foi caracterizada pela racionalização e simplificação do sistema digestivo. Ao contrário de muitos outros animais, as aves não têm dentes para mastigar a sua comida. No lugar dos lábios, têm bicos afiados e pontiagudos. O bico excitado, a falta de mandíbulas, e a língua menor das aves podem ser rastreados até seus ancestrais dinossauros. O surgimento dessas mudanças parece coincidir com a inclusão de sementes na dieta das aves. Pássaros comedores de sementes têm bicos que são moldados para pegar sementes e o estômago de dois compartimentos permite a delegação de Tarefas. Uma vez que as aves precisam permanecer leves para voar, suas taxas metabólicas são muito altas, o que significa que eles digerem seus alimentos muito rapidamente e precisam comer muitas vezes. Contrasta isto com os ruminantes, onde a digestão de matéria vegetal demora muito tempo.ruminantes ruminantes são principalmente herbívoros como vacas, ovinos e caprinos, cuja dieta consiste em comer grandes quantidades de alimentos grosseiros ou fibras. Eles desenvolveram sistemas digestivos que os ajudam a digerir grandes quantidades de celulose. Uma característica interessante da boca dos ruminantes é que eles não têm dentes incisivos superiores. Eles usam seus dentes inferiores, língua e lábios para rasgar e mastigar sua comida. Da boca, a comida viaja para o esôfago e para o estômago.para ajudar a digerir a grande quantidade de material vegetal, o estômago dos ruminantes é um órgão multicamado, como ilustrado na Figura 7. Estas câmaras contêm muitos micróbios que decompõem a celulose e fermentam alimentos ingeridos. A câmara gástrica de quatro compartimentos proporciona um espaço maior e o suporte microbiano necessário para digerir o material vegetal dos ruminantes. O processo de fermentação produz grandes quantidades de gás na câmara do estômago, que deve ser eliminada. Como em outros animais, o intestino delgado desempenha um papel importante na absorção de nutrientes, e o intestino grosso ajuda na eliminação de resíduos.
Figura 7. Ruminantes, como cabras e vacas, têm quatro estômagos. Os dois primeiros estômagos, o rúmen e o retículo, contêm procariotas e protistas que são capazes de digerir fibra de celulose. O ruminante regurgita cud do retículo, mastiga-o e engole-o em um terceiro estômago, o omasum, que remove a água. O cud então passa para o quarto estômago, o abomasum, onde é digerido por enzimas produzidas pelo ruminante.alguns animais, como camelos e alpacas, São pseudo-ruminantes. Eles comem muito material vegetal e rugas. O material da planta de digestão não é fácil porque as paredes das células da planta contêm a molécula polimérica de açúcar celulose. As enzimas digestivas destes animais não podem decompor a celulose, mas os microrganismos presentes no sistema digestivo podem. Portanto, o sistema digestivo deve ser capaz de lidar com grandes quantidades de rugas e quebrar a celulose. Os Pseudo-ruminantes têm estômago de três câmaras no aparelho digestivo. No entanto, seu ceco—um órgão em bolsa no início do intestino grosso contendo muitos microrganismos que são necessários para a digestão de materiais vegetais-é grande e é o local onde a rugosidade é fermentada e digerida. Estes animais não têm um rúmen, mas têm um omasum, abomasum, e reticulum.partes do aparelho digestivo o aparelho digestivo vertebrado destina-se a facilitar a transformação da matéria alimentar em componentes nutritivos que sustentam os organismos.a cavidade oral, ou boca, é o ponto de entrada dos alimentos no aparelho digestivo, ilustrado na Figura 8. O alimento consumido é dividido em partículas menores por mastigação, a ação de mastigação dos dentes. Todos os mamíferos têm dentes e podem mastigar a comida.
o extenso processo químico de digestão começa na boca. À medida que os alimentos são mastigados, a saliva, produzida pelas glândulas salivares, mistura-se com os alimentos. Saliva é uma substância aquosa produzida na boca de muitos animais. Há três grandes glândulas que segregam saliva—a parótida, a submandibular e a sublingual. A Saliva contém muco que humedece os alimentos e buffer o pH dos alimentos. A Saliva também contém imunoglobulinas e lisozimas, que têm ação antibacteriana para reduzir a cárie dentária inibindo o crescimento de algumas bactérias. A Saliva também contém uma enzima chamada amilase salivar que inicia o processo de conversão de amidos no alimento em um dissacarídeo chamado maltose. Outra enzima chamada lipase é produzida pelas células na língua. Lipases são uma classe de enzimas que podem decompor triglicéridos. A lipase lingual começa a decomposição de componentes de gordura no alimento. A ação de mastigação e molhagem fornecida pelos dentes e saliva preparar o alimento em uma massa chamada bolus para a deglutição. A Língua ajuda na deglutição—movendo o bólus da boca para a faringe. A faringe abre-se para duas passagens: a traqueia, que leva aos pulmões, e o esófago, que leva ao estômago. A traqueia tem uma abertura chamada glote, que é coberta por uma aba cartilaginosa chamada epiglote. Ao engolir, a epiglote fecha a glote e a comida passa para o esófago e não para a traqueia. Este arranjo permite que a comida seja mantida fora da traqueia.
Figura 8. A digestão dos alimentos começa na (a) cavidade oral. Os alimentos são masticados por dentes e humedecidos pela saliva segregada das glândulas salivares. As enzimas na saliva começam a digerir amidos e gorduras. Com a ajuda da língua, o bólus resultante é movido para o esôfago por engolir. (credit: modification of work by the National Cancer Institute)
Esophagus
Figura 9. O esófago transfere alimentos da boca para o estômago através de movimentos peristálticos.o esófago é um órgão tubular que liga a boca ao estômago. Os alimentos mastigados e amaciados passam pelo esófago após serem engolidos. Os músculos lisos do esôfago sofrem uma série de movimentos de onda chamados peristalsis que empurram o alimento para o estômago, como ilustrado na Figura 9. A onda de peristaltis é unidirecional-move alimentos da boca para o estômago, e movimento reverso não é possível. O movimento peristáltico do esôfago é um reflexo involuntário; ocorre em resposta ao ato de engolir.um músculo tipo anel chamado esfíncter forma válvulas no sistema digestivo. O esfíncter gastro-esofágico está localizado na extremidade estomacal do esôfago. Em resposta à deglutição e à pressão exercida pelo bólus dos alimentos, este esfíncter se abre, e o bólus entra no estômago. Quando não há ação deglutição, este esfíncter é fechado e impede o conteúdo do estômago de viajar até o esôfago. Muitos animais têm um esfíncter verdadeiro; no entanto, em humanos, não há esfíncter verdadeiro, mas o esôfago permanece fechado quando não há ação deglutição. Refluxo ácido ou” azia ” ocorre quando os sucos digestivos ácidos escapam para o esôfago.
estômago
uma grande parte da digestão ocorre no estômago, mostrado na Figura 10. O estômago é um órgão que segrega sucos digestivos gástricos. O pH no estômago está entre 1,5 e 2,5. Este ambiente altamente ácido é necessário para a decomposição química dos alimentos e a extração de nutrientes. Quando vazio, o estômago é um órgão bastante pequeno; no entanto, pode expandir-se até 20 vezes o seu tamanho de repouso quando cheio de comida. Esta característica é particularmente útil para os animais que precisam de comer quando há alimentos disponíveis.
Art Connection
Figura 10. O estômago humano tem um ambiente extremamente ácido onde a maior parte da proteína é digerida. (crédito: modificação do trabalho por Mariana Ruiz Villareal)
Qual das seguintes afirmações sobre o sistema digestivo é falsa?
- Chyme é uma mistura de alimentos e sumos digestivos produzidos no estômago.os alimentos entram no intestino grosso antes do intestino delgado.no intestino delgado, a chime mistura-se com a bílis, que emulsifica as gorduras.o estômago é separado do intestino delgado pelo esfíncter pilórico.
o estômago é também o principal local de digestão de proteínas em animais que não ruminantes. A digestão proteica é mediada por uma enzima chamada pepsina na câmara do estômago. A pepsina é secretada pelas células principais do estômago numa forma inactiva chamada pepsinogénio. A pepsina quebra ligações peptídicas e clama proteínas em polipeptídeos menores; ela também ajuda a ativar mais pepsinogênio, iniciando um mecanismo de feedback positivo que gera mais pepsina. Outro tipo de célula-células parietais-segrega hidrogênio e íons cloreto, que se combinam no lúmen para formar ácido clorídrico, o principal componente ácido dos sucos estomacais. O ácido clorídrico ajuda a converter o pepsinogénio inactivo em pepsina. O ambiente altamente ácido também mata muitos microrganismos nos alimentos e, combinado com a ação da enzima pepsina, resulta na hidrólise de proteínas nos alimentos. A digestão química é facilitada pela ação churning do estômago. Contração e relaxamento dos músculos lisos mistura o conteúdo do estômago a cada 20 minutos. A mistura de alimentos parcialmente digeridos e suco gástrico é chamada de tomilho. Chyme passa do estômago para o intestino delgado. Outra digestão de proteínas ocorre no intestino delgado. O esvaziamento gástrico ocorre duas a seis horas após uma refeição. Apenas uma pequena quantidade de chyme é liberada no intestino delgado de cada vez. O movimento de Chime do estômago para o intestino delgado é regulado pelo esfíncter pilórico.ao digerir proteínas e algumas gorduras, o revestimento do estômago deve ser protegido de não ser digerido por pepsina. Há dois pontos a considerar ao descrever como o revestimento do estômago é protegido. Em primeiro lugar, como mencionado anteriormente, a enzima pepsina é sintetizada na forma inactiva. Isto protege as células principais, porque o pepsinogénio não tem a mesma funcionalidade enzimática da pepsina. Em segundo lugar, o estômago tem um revestimento muco espesso que protege o tecido subjacente da ação dos sucos digestivos. Quando este revestimento do muco é rompido, úlceras podem formar-se no estômago. Úlceras são feridas abertas dentro ou sobre um órgão causado por bactérias (Helicobacter pylori) quando o revestimento do muco é rompido e não se reforma.
intestino delgado
Chyme move-se do estômago para o intestino delgado. O intestino delgado é o órgão onde a digestão de proteínas, gorduras e carboidratos é concluída. O intestino delgado é um órgão tipo tubo longo com uma superfície altamente dobrada contendo projeções tipo dedo chamado villi. A superfície apical de cada villus tem muitas projeções microscópicas chamadas microvilli. Estas estruturas, ilustradas na Figura 11, são revestidas com células epiteliais do lado luminal e permitem que os nutrientes sejam absorvidos do alimento digerido e absorvidos pela corrente sanguínea do outro lado. As vilosidades e os microvillos, com as suas muitas dobras, aumentam a área superficial do intestino e aumentam a eficiência de absorção dos nutrientes. Os nutrientes absorvidos no sangue são transportados para a veia porta hepática, o que leva ao fígado. Lá, o fígado regula a distribuição de nutrientes para o resto do corpo e remove substâncias tóxicas, incluindo drogas, álcool e alguns patógenos.
Art Connection
Figura 11. Vilosidades são dobras no revestimento do intestino delgado que aumentam a área de superfície para facilitar a absorção de nutrientes.
Qual das seguintes afirmações sobre o intestino delgado é falsa?
- células absorventes que lineiam o intestino delgado têm microvili, pequenas projecções que aumentam a área superficial e ajudam na absorção dos alimentos.
- o interior do intestino delgado tem muitas dobras, chamadas villi.Microvilli é forrado com vasos sanguíneos e vasos linfáticos.o interior do intestino delgado é chamado lúmen.
o intestino delgado humano tem mais de 6 metros de comprimento e é dividido em três partes: o duodeno, o jejuno e o íleo. A parte fixa do intestino delgado em forma de ” C ” é chamada de duodeno e é mostrada na Figura 10. O duodeno é separado do estômago pelo esfíncter pilórico que se abre para permitir que chyme se mova do estômago para o duodeno. No duodeno, o chyme é misturado com sucos pancreáticos em uma solução alcalina rica em bicarbonato que neutraliza a acidez do chyme e atua como um tampão. Os sucos pancreáticos também contêm várias enzimas digestivas. Sucos digestivos do pâncreas, fígado e vesícula biliar, bem como das células da glândula da própria parede intestinal, entram no duodeno. A bílis é produzida no fígado e armazenada e concentrada na vesícula biliar. A bílis contém sais biliares que emulsificam lípidos enquanto o pâncreas produz enzimas que catabolizam amidos, dissacarídeos, proteínas e gorduras. Estes sucos digestivos decompõem as partículas de alimentos no tomilho em glicose, triglicéridos e aminoácidos. Alguma digestão química de alimentos ocorre no duodeno. A absorção de ácidos gordos também ocorre no duodeno.a segunda parte do intestino delgado é chamada jejuno, mostrada na Figura 10. Aqui, a hidrólise dos nutrientes é continuada enquanto a maioria dos hidratos de carbono e aminoácidos são absorvidos através do revestimento intestinal. A maior parte da digestão química e absorção de nutrientes ocorre no jejuno.
o íleo, também ilustrado na Figura 10 é a última parte do intestino delgado e aqui os sais biliares e vitaminas são absorvidos na corrente sanguínea. O alimento não digerido é enviado para o cólon a partir do íleo através de movimentos peristálticos do músculo. O íleo termina e o intestino grosso começa na válvula ileocecal. O apêndice vermiforme está localizado na válvula ileocecal. O apêndice dos humanos não segrega enzimas e tem um papel insignificante na imunidade.
o Intestino grosso
Figura 12. O intestino grosso reabsorve a água de alimentos não digeridos e armazena o material residual até ser eliminado.
o intestino grosso, ilustrado na Figura 12, reabsorve a água do material alimentar não digerido e processa o material residual. O intestino grosso humano é muito menor em comprimento em comparação com o intestino delgado, mas maior em diâmetro. Tem três partes: o ceco, o cólon e o recto. O ceco junta-se ao íleo ao cólon e é a bolsa de recepção para o lixo. O cólon é o lar de muitas bactérias ou” flora intestinal ” que ajudam nos processos digestivos. O cólon pode ser dividido em quatro regiões, o cólon ascendente, o cólon transversal, o cólon descendente e o cólon sigmoid. As principais funções do cólon são extrair a água e sais minerais de alimentos não digeridos, e armazenar o material residual. Os mamíferos carnívoros têm um intestino grosso mais curto comparado com os mamíferos herbívoros devido à sua dieta.
recto e ânus
o recto é a extremidade terminal do intestino grosso, como mostrado na Figura 12. O principal papel do recto é armazenar as fezes até a defecação. As fezes são propulsionadas usando movimentos peristálticos durante a eliminação. O ânus é uma abertura na extremidade distante do trato digestivo e é o ponto de saída para o material residual. Dois esfíncteres entre a eliminação de controle do reto e do ânus: o esfíncter interno é involuntário e o esfíncter externo é voluntário.os órgãos discutidos acima são os órgãos do trato digestivo através do qual os alimentos passam. Órgãos acessórios são órgãos que adicionam secreções (enzimas) que catabolizam os alimentos em nutrientes. Órgãos acessórios incluem glândulas salivares, fígado, pâncreas e vesícula biliar. O fígado, pâncreas e vesícula biliar são regulados por hormônios em resposta aos alimentos consumidos.o fígado é o maior órgão interno do ser humano e desempenha um papel muito importante na digestão de gorduras e na desintoxicação do sangue. O fígado produz bílis, um suco digestivo que é necessário para a decomposição de componentes gordos do alimento no duodeno. O fígado também processa as vitaminas e gorduras e sintetiza muitas proteínas plasmáticas.o pâncreas é outra glândula importante que segrega os sumos digestivos. O chyme produzido a partir do estômago é de natureza altamente ácida; os sucos pancreáticos contêm altos níveis de bicarbonato, um alcalino que neutraliza o chyme ácido. Além disso, os sucos pancreáticos contêm uma grande variedade de enzimas que são necessárias para a digestão de proteínas e carboidratos.a vesícula biliar é um pequeno órgão que ajuda o fígado armazenando bílis e concentrando sais biliares. Quando chyme contendo ácidos graxos entra no duodeno, a bílis é secretada da vesícula biliar para o duodeno.os diferentes animais desenvolveram diferentes tipos de sistemas digestivos especializados para satisfazer as suas necessidades alimentares. Humanos e muitos outros animais têm sistemas digestivos monogástricos com um estômago de câmara única. As aves desenvolveram um sistema digestivo que inclui uma moela onde o alimento é esmagado em pedaços menores. Isto compensa a sua incapacidade de mastigar. Os ruminantes que consomem grandes quantidades de material vegetal têm um estômago multicamado que digere rugas. Os Pseudo-ruminantes têm processos digestivos semelhantes aos dos ruminantes, mas não têm estômago de quatro compartimentos. O processamento de alimentos envolve ingestão( alimentação), digestão (decomposição mecânica e enzimática de grandes moléculas), absorção (absorção celular de nutrientes) e eliminação (remoção de resíduos não digeridos como fezes).muitos órgãos trabalham juntos para digerir alimentos e absorver nutrientes. A boca é o ponto de ingestão e o local onde começa a decomposição mecânica e química dos alimentos. A Saliva contém uma enzima chamada amilase que decompõe hidratos de carbono. O bólus de comida viaja através do esôfago por movimentos peristálticos para o estômago. O estômago tem um ambiente extremamente ácido. Uma enzima chamada pepsina digere proteína no estômago. A digestão e absorção posteriores ocorrem no intestino delgado. O intestino grosso reabsorve a água dos alimentos não digeridos e armazena resíduos até a eliminação.