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Biología y Geología
1º Bachillerato
Tema 13
Olga Pallol
NUTRICIÓN EN METAZOOS
La nutrición
La nutrición es la función vital por la que el organismo intercambia materia y energía con el medio ambiente.
Aparatos y sistemas que intervienen en la función de nutrición
Aparato digestivo: se encarga de la captura del alimento y de la digestión del mismo.
Aparato respiratorio: se encarga del intercambio de gases con el medio
Aparato o sistema circulatorio: se encarga, dentro de la función de nutrición, del transporte de
nutrientes y sustancias de desecho por todas las células del cuerpo.
Aparato excretor: se encarga de expulsar al medio externo las sustancias de desecho producto del
metabolismo.
Aparato digestivo
El proceso digestivo
La digestión es el proceso que permite obtener de los alimentos los nutrientes en forma de moléculas que
puedan ser absorbidas por el medio interno. Existen dos tipos de digestión:
Digestión intracelular: se realiza en el interior de la célula. Es propia de aquellos animales más
sencillos, que toman partículas pequeñas del medio.
Digestión extracelular: se realiza en el interior del aparato digestivo en el cual se vierten las enzimas
digestivas que transforman el alimento en moléculas sencillas que pueden ser absorbidas.
CAPTURA Y SELECCIÓN DEL ALIMENTO
Los animales se han adaptado a la captura de todo tipo de alimentos, que dependiendo de su procedencia y
tamaño, dan lugar a estructuras muy diversas. Los animales filtradores se alimentan de forma continua y
poco selectiva, atrapando por diferentes mecanismos las partículas del medio. Los animales parásitos
(hematófagos y fitófagos) tienen estructuras chupadoras y perforadoras o se nutren a través de la piel. Los
animales herbívoros poseen piezas bucales para triturar los vegetales. Los depredadores desarrollan piezas
bucales y estructuras complejas que permiten atrapar las presas, paralizarlas o triturarlas.
Tipos de aparatos digestivos
CAVIDAD GASTROVASCULAR
La cavidad gastrovascular es la cavidad general de espongiarios y celentéreos, con funciones de digestión,
respiración y circulación. Los espongiarios realizan digestión intracelular, de manera que el agua con los
nutrientes entra por los poros en la cavidad gastrovascular y sale por el ósculo. En los espongiarios, la
cavidad gastrovascular sólo tiene una apertura (boca) por donde se introducen las presas o el agua con los
nutrientes y se realiza la digestión extracelular en los casos en los que es necesaria. Los celentéreos o
cnidarios poseen células urticantes (los cnidocitos) con las que paralizan a las presas.
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Cavidad gastrovascular de una esponja
TUBO DIGESTIVO
El tubo digestivo es una invaginación en forma de tubo con una entrada (boca) y una salida (ano o cloaca). A
lo largo de la evolución se observan una serie de tendencias que dan lugar a diferenciaciones de los
diferentes tramos del tubo en donde se realizan diferentes procesos, la aparición de glándulas digestivas
(tejidos glandulares de la pared del tubo u órganos diferenciados) que producen y vierten al interior del tubo
las enzimas digestivas) y el desarrollo de la musculatura para permitir el tránsito del alimento o su digestión
mecánica (movimientos peristálticos).
Invertebrados
Platelmintos
Es un tubo digestivo ciego, a veces con muchas
ramificaciones
(ciegos
digestivos).
Muchos
platelmintos son parásitos (duelas, tenias) y su
alimento es fácilmente digerible, de ahí la simplicidad
de su aparato digestivo o incluso su ausencia.
Anélidos
Presentan tubo digestivo abierto (boca y ano) con algunas diferenciaciones (buche, molleja) en
determinados casos. Los que son sésiles. Presentan branquias plumosas filtradoras.
Moluscos
Los gasterópodos presentan una rádula (aparato masticador) y una glándula digestiva, el hepatopáncreas.
Los bivalvos filtradores tienen las branquias en forma de láminas (lamelibranquios) para filtrar el alimento.
Los cefalópodos (depredadores) poseen un pico córneo con el que trituran las presas antes de ingerirlas.
Equinodermos
Poseen un aparato digestivo con la boca en posición ventral y el ano en posición dorsal. El aparato bucal para
triturar el alimento se denomina linterna de Aristóteles.
Artrópodos
Siendo un grupo tan diferenciado, los tipos de
alimentación y piezas bucales son muy diversos.
Entre los arácnidos destaca el tubo digestivo de las
arañas. Realizan digestión externa: vierten las enzimas
digestivas sobre la presa y luego succionan el alimento
predigerido.
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El aparato bucal de los hexápodos es muy variado, aunque siempre presentan las mismas piezas bucales
(mandíbulas, maxilas y labios). Algunos son chupadores, con piezas perforadoras (hematófagos, mosquitos),
otros lamedores (la espiritrompa de las mariposas), otros fitófagos (chinches), otros depredadores
(escarabajos, mantis).
Vertebrados
Los vertebrados presentan un aparato digestivo dividido en los siguientes tramos: boca, faringe, esófago,
estómago e intestino. Presenta además glándulas anejas como las glándulas salivares, el hígado y el
páncreas, que vierten al tubo los jugos digestivos.
En el proceso de digestión para transformar el alimento en moléculas intervienen tanto las enzimas
digestivas de los jugos o de las células de la mucosa (digestión química) como los procesos físicos de los
movimientos peristálticos o de la masticación (digestión mecánica).
A continuación se recogen algunas de las diferenciaciones más llamativas de los diferentes tramos del tubo
digestivo:
Boca
Mandíbula y dientes: La aparición de la mandíbula tiene gran importancia evolutiva. Con ella aparecen los
grandes depredadores (tiburones). Con la mandíbula aparecen también los dientes. Estos tienen como
función triturar el e alimento y a veces están muy especializados (incisivos, caninos, premolares y molares).
Cuando todos los dientes son iguales (Homodontia) indican una dieta poco especializada, si son distintos
(Heterodontia) nos indican mucho sobre la dieta (por ejemplo los grandes caninos de los carnívoros).
Algunos tienen varias denticiones (Polifiodontia) como los tiburones o cocodrilos y otros una de leche y otra
definitiva (Difiodontia) como los mamíferos. Las tortugas, los anfibios y algunos mamíferos (ballenas, oso
hormiguero) y las aves, no tienen dientes.
La lengua y las glándulas salivares: la lengua aparece en los tetrápodos para ensalivar el alimento seco. En
los anfibios es pegajosa y sirve para cazar y en los reptiles es bífida y tiene función quimiorreceptora.
La saliva actúa como primer jugo digestivo y está compuesta por agua, sales, derivados nitrogenados (urea,
ácido úrico y amoniaco), mucina y otras proteínas, y ptialina (enzima hidrolítica de almidón y polisacáridos).
Además de las glándulas salivares pueden aparecer glándulas venenosas como las de las serpientes.
Faringe
La faringe es un tramo común al digestivo y el respiratorio. Algunos animales filtradores tienen estructuras
para filtrar el agua y obtener el alimento, como las branquispinas de algunos peces o las barbas de las
ballenas.
Esófago
Son diferenciaciones del esófago el buche de las aves (en las
palomas, su descamación produce una “leche” para alimentar
a las crías), la vejiga natatoria de los peces teleósteos o la
panza, redecilla y libro de los rumiantes.
Estómago
Es el órgano donde se realiza principalmente el proceso de digestión. Algunos organismos no lo presentan
debido al tipo de alimento ingerido (colibríes) o es muy pequeño (vampiros). En las aves aparece la molleja,
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estómago muy musculoso y en el cual se introducen piedrecitas (grit) para “masticar” el alimento ya que
carecen de dientes. En los rumiantes el estómago verdadero es el cuajar.
Intestino
Es la zona de absorción y fermentación. Pueden ser muy largos, plegados y con ciegos intestinales.
Aparato respiratorio
La respiración celular que realizan las mitocondrias requiere la utilización de oxígeno para la oxidación de las
moléculas orgánicas, obteniendo energía y precursores sencillos.
La respiración o mejor expresado, ventilación, consiste en el intercambio con el medio de los gases: entrada
de O2 y salida de CO2, a través de membranas.
Intercambio de gases
El mecanismo de transporte de gases es mecánico: la difusión. Las moléculas gaseosas atraviesan las
membranas biológicas hasta que se igualan las concentraciones a ambos lados. Dado que el consumo de O2
es continuo en el animal, la concentración es menor en éste y por tanto la difusión de este gas siempre se
produce desde el medio hacia el interior. La difusión se ve favorecida por los siguientes factores:
Espesor de la membrana: cuanto más fina es la membrana de intercambio, mayor es la difusión
Superficie de intercambio: mayor difusión cuanto mayor superficie. Las membranas se pliegan para
aumentar su superficie. Los organismos más complejos tienen superficies mayores de intercambio
Humedad: la difusión se ve favorecida por una superficie húmeda.
MEDIO
AMBIENTE
MEDIO
INTERNO
[O2] ↑
[CO2] ↓
O2
CO2
[O2] ↓
[CO2] ↑
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Tipos de membranas respiratorias
Las membranas respiratorias pueden ser de dos tipos:
Evaginaciones: estructuras externas al animal (branquias)
Invaginaciones: estructuras internas al animal (tráqueas y pulmones)
Las membranas deben estar en contacto con el medio (agua o aire) y debe moverse el fluido a su alrededor,
para lo cual se aprovecha el movimiento propio del fluido (corrientes de agua o aire), se produce el
movimiento propio del animal o se desarrollan mecanismos de ventilación (musculatura).
El medio
Existen una serie de características diferenciales entre el medio acuático y el terrestre en relación a la
respiración:
Concentración de O2: es mayor en el medio terrestre que en el acuático
Solubilidad del CO2: es más soluble en el agua que en el aire por lo que difunde mejor en el medio
acuático. En el medio terrestre es necesario proteger las superficies de intercambio para mantener
la humedad necesaria para la difusión
Mecanismo de ventilación: en un medio acuático el flujo del agua es unidireccional, pues es muy
costoso energéticamente un flujo bidireccional. En el medio terrestre se evoluciona hacia
mecanismos bidireccionales al estar las membranas invaginadas.
Tipos de sistemas y aparatos respiratorios
Existen cuatro tipos de aparatos respiratorios o sistemas de respiración:
CUTÁNEA: se realiza a través de la epidermis que para ello debe ser muy fina, estar humedecida y
muy vascularizada (regada por los vasos sanguíneos), además de carecer de sustancias
impermeabilizantes en los animales terrestres. Es propia de animales sencillos, de pequeño tamaño
y de ambiente acuático o muy húmedo.
BRANQUIAS: son evaginaciones muy vascularizadas propias de animales acuáticos. Pueden estar en
contacto directo con el medio (branquias externas) o protegidas en alguna cavidad del organismo
(branquias internas)
TRÁQUEAS: es un sistema de tubos ramificados por el interior del organismo que conducen el aire. Es
propio de los artrópodos.
PULMONES: son invaginaciones internas muy vascularizadas. Propias de animales terrestres
Invertebrados
Poríferos y celentéreos
Al ser animales acuáticos presentan respiración cutánea favorecida por la circulación en la cavidad
gastrovascular.
Platelmintos
Respiración cutánea.
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Anélidos
Los anélidos acuáticos presentan branquias externas, en algunos casos en forma de penachos cefálicos que
sirven para la captura del alimento (arenícola) y en otros casos asociados a los podos. Los anélidos terrestres
como la lombriz tienen respiración cutánea.
Moluscos
Los moluscos presentan branquias internas alojadas en la cavidad paleal y que son ventiladas por el flujo
unidireccional producido por los sifones. Los gasterópodos terrestres tienen pulmones sencillos de difusión
(el aire entra y sale sin mecanismos de ventilación) formados por el plegamiento del manto, con un orificio
de ventilación (neumostoma). Los bivalvos o lamelibranquios poseen branquias en forma de lámina que les
permiten la filtración de los nutrientes.
Equinodermos
Presentan branquias externas junto a la boca, en posición ventral y siguiendo la simetría pentarradial.
Artrópodos
Presentan un sistema exclusivo: las tráqueas. Consiste en un sistema de tubos ramificados y protegidos por
anillos de quitina. Las tráqueas se comunican con el exterior a través de los espiráculos, con un mecanismo
de apertura y cierre. El número y posición de los espiráculos depende del grado de metamería que presente
el animal. Las tráqueas se ramifican por todo el cuerpo (traqueolas), incluidas las alas de los hexápodos y no
están relacionadas con el aparato circulatorio. La circulación del aire se produce por los movimientos propios
del animal. Aunque es un sistema muy eficiente, sus propias características (ocupa un gran volumen
proporcional en el cuerpo y está recubierto de quitina) impiden la adquisición de un gran tamaño.
Los arácnidos presentan pulmones en libro (pulmones de difusión).
Los crustáceos, al ser animales acuáticos, han desarrollado branquias externas, apéndices modificados en
branquias o branquias internas protegidas en cámaras.
Vertebrados
Los vertebrados presentan pulmones derivados de un divertículo de la faringe (peces pulmonados). Los
pulmones pueden funcionar de dos formas:
Bomba de presión o de deglución: propio de anfibios; el pulmón se llena de aire por deglución.
Bomba de succión: el pulmón se expande (inspiración) por movimiento activo de los músculos
respiratorios y el aire entra por diferencia de presión. Al espirar los músculos se relajan (movimiento
pasivo) y el aire sale.
Peces
Respiración a través de branquias internas. En los
condrictios, las branquias se superponen sobre los arcos
branquiales y existen hendiduras branquiales por las
que sale el agua. En los tiburones el agua puede entrar
por el espiráculo o por la boca, mientras que en las rayas
el agua sólo entra por el espiráculo para no tragar arena.
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En los peces teleósteos las branquias están protegidas por
el opérculo y el agua entra por la boca. Estos peces
presentan vejiga natatoria procedente de una evaginación
dorsal del esófago, pudiendo estar comunicada con él o
no. Esta vejiga se llena de gases y permite al pez variar su
profundidad.
El agua se mueve a contracorriente respecto a la
circulación sanguínea lo que resulta un mecanismo muy
eficaz.
Anfibios
Presentan pulmones sencillos y pequeños, ya que tienen además respiración cutánea (la piel no está
queratinizada (impermeabilizada con queratina)). En las fases larvarias y en aquellos anfibios acuáticos
(tritones) existen branquias internas o externas.
Reptiles
Presentan pulmones con tabiques, cada vez más complejos, siendo alveolizados en los cocodrilianos.
Aves
Presentan pulmones alveolares sencillos comunicados con sacos aéreos que se introducen en los huesos y
donde se almacena el aire. De esta forma se elimina el espacio muerto y la ventilación es unidireccional: el
aire entra en los pulmones y los sacos posteriores en la inspiración, durante la espiración el aire pasa de los
sacos posteriores a los pulmones donde se realiza el intercambio y a los sacos anteriores y de allí al exterior.
El intercambio se realiza en las ramificaciones de los parabronquios que están en contacto con los capilares
sanguíneos.
Mamíferos
Presentan pulmones alveolares, con circulación bidireccional (siempre queda un espacio muerto con el
volumen residual de aire que no se puede vaciar). El pulmón está rodeado por dos membranas, las pleuras,
separadas por el líquido pleural, que amortigua y permite los movimientos respiratorios.
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