Liceo Pablo NerudaDepartamento de CienciasTemuco

Nombre: _____________________________________ Curso:_________ Fecha.__________Profesora mentora: Sra. Carmen Gloria Lopez

Alumna en Practica: Vilma Pantoja Carrasco

Resumen de contenidos:

1. El sistema digestivo y el proceso de la digestión Organización del sistema digestivo (opcional) Función de las enzimas digestivas Células especializadas en la secreción de

enzimas digestivas Función de la bilis en el proceso de digestión Etapas de la digestión 2. Absorción y circulación de nutrientes La superficie de absorción intestinal El proceso de absorción en el intestino

Habilidades a desarrollar:

Informarse en diversas fuentes y realizar una síntesis jerarquizando los elementos más relevantes en un conjunto variado de contenidos; razonar en torno a una temática experimental, interpretando resultados y extrayendo conclusiones;

Investigar en documentos y comunicar la información obtenida.

1. El sistema digestivo y el proceso de la digestión

El aparato digestivo humano posee órganos que colaboran a la degradación del alimento en forma colaborativa

Actividad 1: Relación de las estructuras digestivas con su posición y función en el proceso digestivoa) Columnas pareadas: Relaciona el nº del órgano (figura 1), su nombre y su función, escribiendo las combinaciones en tu cuaderno

Nº Órgano Función

1-2 a. Páncreas I. Dirigir el bolo alimenticio hasta el estómago

3 b. Intestino grueso

II. Recibir alimentos y retenerlos mientras son molidos y mezclados con saliva

4 c. Recto III. Recibir el bolo alimenticio para ser llevado al esófago

5 d. FaringeIV. Secretar enzimas que ayudan a degradar almidón, lípidos y proteínas

6 e. Ano V. Producir bilis y almacenar glicógeno

7 f. Estómago VI. Absorber fundamentalmente agua y sales minerales

8 g. HígadoVII. Mezclar el alimento con ácido y enzimas que degradan proteínas

9 h. Cavidad bucal

VIII. Permitir la salida de restos no digeridos desde el aparato digestivo

10 i. Intestino delgado IX. Secretar saliva

11 j. Glándulas salivales

X. Secretar enzimas que ayudan a degradar péptidos y disacáridos. Absorber nutrientes

12 k. Esófago XI. Dirigir restos no digeridos hacia el ano

b) Identifica las ideas equivocadas respecto a la función de algunas estructuras digestivas. Fundamenta tu decisión en tu cuaderno

1) La saliva posee enzimas digestivas 2) El hígado puede utilizarse para almacenar alcohol 3) Los riñones están conectados con el intestino grueso

Figura 1. Organización general del aparato digestivo humano

4) El esófago es un órgano hueco, es decir, posee lumen 5) El intestino delgado y el grueso poseen la misma función 6) La mayor parte de la digestión se produce en el estómago 7) La mayor parte de los dientes sirven para triturar el alimento 8) El origen de la orina es totalmente distinto al de los excrementos 9) Hay dientes para cortar, otros para triturar y otros para desgarrar 10)La faringe es una estructura que está conectada con los pulmones 11)El intestino es un órgano que puede medir más de 7 metros de largo 12)El vaso sanguíneo entre el intestino y el hígado se llama vena hepática

13)El alimento digerido pasa por el páncreas a la altura del intestino delgado 14)Los excrementos están formados fundamentalmente por microorganismos 15)El órgano digestivo que está conectado con los vasos sanguíneos es el intestino

16)Se pueden almacenar algunos alimentos en el estómago en caso de ser necesario

17)En las células de los órganos digestivos hay enzimas que no sirven para la digestión

Tabla de autoevaluación (para después de puesta en común)Respuestas correctas

Porcentaje

Conclusión

17 100%Felicitaciones. Eres un experto sobre las funciones generales del aparato digestivo. No tienes necesidad de estudiar sobre este tema para el control

14-1688% – 96%

Muy bien. Prácticamente sabes todo lo necesario para dar inicio a la unidad. Aparentemente habían un par de ideas que no tenías muy claro

11-1375% - 83%

Bastante bien, pero ignoras algunos aspectos sobre órganos específicos. Bastaría con revisar un poco en algún libro.

8-1061% - 71%

Sabes lo justo y necesario para aprobar. Parece que no recuerdas mucho de este tema visto en 5º básico. Sería bueno leer el capítulo 45 de la Biología de Solomon (en biblioteca)

4-742% - 58%

Estas a pasos de aprobar. Es necesario que pongas mucha atención en clases y estudies con fuentes extra: la lectura del capítulo 45 de la Biología de Solomon.

0 - 3 0% - 38% Avísale al profesor, para idear una estrategia

c) Investiga la función específica de cada una de las capas del tubo digestivo, que aparecen en la figura 2 y construye un esquema que te sirva para aprenderlo y estudiarlo

d) Mediante flechas, marca en la figura 1 el recorrido que sigue el alimento desde la boca hasta el ano. Anota en tu cuaderno la secuencia de estructuras por las que el alimento atraviesa

Un poco de historia!!!Por mucho tiempo, no hubo acuerdo entre los científicos sobre la

naturaleza de la digestión

Uno de los problemas más difundidos entre los fisiólogos del siglo XVII era el mecanismo que permitía la digestión de los alimentos. Básicamente, se discutía si la digestión de los alimentos era un proceso mecánico o químico. Para quienes querían encontrar explicaciones mecánicas a todos los fenómenos del cuerpo humano, la trituración de los alimentos era el proceso más importante de la digestión. Para los que pensaban que los fenómenos químicos prevalecían, debía existir “algo” que digiriera los alimentos.

En 1752, un físico francés, René-Antoine Ferchault de Réaumur (1683-1757) hizo tragar a un halcón unos cilindros metálicos que estaban cubiertos en ambos extremos con una tela, también metálica, y que contenían carne en su interior. Réaumur esperó a que el halcón regurgitara los cilindros y pudo comprobar su hipótesis: la carne estaba parcialmente disuelta. Esto indicaba que no había sido afectada por un proceso mecánico pues los cilindros estaban intactos. En otro experimento, hizo tragar al halcón una pequeña esponja y así, al ser regurgitada, obtuvo jugos gástricos. Con estos jugos pudo disolver la carne. Estos resultados no descartaban sin embargo que los músculos ejercieran un tipo de acción mecánica. En ambas

Figura 2. Esquema que muestra las capas del intestino delgado: mucosa, submucosa, muscular (circular y longitudinal) y serosa. Esta organización es la misma en todo el tubo digestivo, desde el esófago, hasta el intestino grueso

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posturas, la de la prevalencia de los procesos químicos y la de los procesos mecánicos, se consideraba que la digestión ocurría solo en el estómago.

Lázaro Spallanzani (1729-1799), quien sería protagonista de una célebre disputa sobre la generación espontánea, retomó los experimentos de Réaumur y los repitió de manera más amplia. Estudió la digestión realizando experimentos con animales y sobre su mismo cuerpo, provocándose vómitos en ayunas para obtener sus propios jugos gástricos. Comprobó así que el jugo gástrico es el agente responsable de la transformación de los alimentos. Spallanzani no llegó a determinar que estos jugos eran de naturaleza ácida; pensaba que la acidez se debía a un estado patológico.

En 1822, el médico militar norteamericano William Beaumont (1783-1853), tuvo la oportunidad de curar a St Martin, un joven trampero canadiense, que fue herido accidentalmente de un disparo en el estómago. Beaumont, por aquellas fechas cirujano del ejército de los Estados Unidos, en Fort Mackinac, Michigan, consiguió devolver la salud a St Martin. No obstante, parte del estómago de éste quedó fuera de su abdomen, cubierto tan sólo por un pliegue de piel que era fácil de levantar. De esta forma, Beaumont pudo observar el proceso digestivo y fue el primero en obtener muestras del contenido gástrico en diversas fases de la digestión. Distribuyó porciones de estas muestras entre médicos y fisiólogos de todo el mundo para ulteriores estudios. Sus observaciones y experimentos, publicados en 1833, se consideran la mayor contribución individual al conocimiento de la digestión gástrica, y condujeron a nuevas investigaciones sobre animales cuyos estómagos eran puestos al descubierto deliberadamente. St Martin sobrevivió a esta dura prueba y vivió hasta una edad avanzada. Entretanto, se había avanzado bastante en el conocimiento de la digestión, de los órganos en los que ocurre y de las sustancias que participan en el proceso.

Entre los científicos que participaron en estas investigaciones se encuentra Theodor Schwann (1810-1882) quien, años más tarde, participaría en las investigaciones que definirían la estructura de la célula. Schwann descubrió la pepsina y las investigaciones siguieron con Claude Bernard (1813-1878) quien demostró que la digestión no se realiza en su totalidad en el estómago.

Actividad 2: Haciendo epistemología

En el proceso digestivo actúan enzimas que facilitan la degradación de los alimentos

En definitiva, la digestión es un proceso mecánico y químico.Mecánico en la medida que es necesario moler y mezclar el alimento para dejarlo

disponible para las enzimas digestivas. Estas últimas son precisamente el componente químico fundamental de la digestión. Sin su mediación, la digestión sería un proceso extraordinariamente lento y poco eficiente. Existe una gran diversidad de enzimas digestivas, las que son específicas para cada tipo de nutriente. Por ejemplo, las proteasas son enzimas que colaboran en la degradación de proteínas. Esta misma proteasa debiera ser incapaz de degradar polisacáridos.

Por otro lado, en el organismo existen condiciones de temperatura, pH y concentración que favorecen la actividad de cada tipo de enzima. Si se reprodujeran tales condiciones externamente, debería poder probarse una eficiencia específica para cada enzima.

Las enzimas digestivas son específicas y requieren de ciertas condiciones para su acción

Antes que todo, debes tener claro que la mayoría de las enzimas del organismo NO son digestivas. Sin embargo, todas las enzimas que se estudian en el contexto de esta unidad, si lo son.

Cada una de las enzimas digestivas es una proteína producida por células de alguno de los órganos del aparato digestivo. Como cualquier otra proteína, son moléculas complejas, de una gran diversidad de formas y tamaños.

Otra característica en común que poseen las enzimas digestivas, es que son específicas, vale decir, sólo reconocen un sustrato sobre el cual actúan. Si bien todas las enzimas digestivas colaboran en la degradación de moléculas de función, cada una lo hace mediante un mecanismo de acción particular.

Actividad 3: Interpretando el mecanismo de acción de las enzimas digestivas

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La epistemología es el estudio de los fundamentos del conocimiento científico. En este caso, se trata del conocimiento en torno a un fenómeno muy rutinario: digerir los alimentos. Habían dos posturas, aparentemente contrapuestas, que terminaron siendo complementarias. En torno a este problema, resuelve las siguientes preguntas.a) ¿Cuáles eran las dos posturas contrapuestas? ¿Por qué terminaron siendo complementarias?b) Considerando tu propia “experiencia digestiva” ¿qué evidencias apoyarían cada una de las dos explicaciones?

En las figuras 3 y 4 se esquematizan los mecanismos de acción de dos enzimas digestivas muy relacionadas: la amilasa salival y la maltasa. En base al análisis de las figuras, contesta las siguientes preguntas.

Figura 3 (izq.) y 4 (arriba). Esquemas de mecanismos de acción de dos enzimas digestivas: amilasa y maltasa, las que ayudan a degradar almidón y maltosa, respectivamente

Preguntas de la actividad 3:

a) ¿Los cambios mostrados serían cambios físicos o cambios químicos?b) Si una enzima ya se usó, ¿podrá reutilizarse? Argumenta a partir del esquemac) ¿Qué importancia parece tener el sitio con que la enzima se une al almidón o a la maltosa?d) En el esquema de la amilasa aparecen anotados una temperatura y un pH ¿Por qué crees que

se mencionan tales variables?e) ¿Afectará la concentración de la enzima en la rapidez con que un sustrato se transforma en

las moléculas que lo conforman?f) ¿Qué rol parece jugar el agua en la degradación del almidón? Define “enzima hidrolítica”g) ¿Qué te parece más “caro” desde el punto de vista energético: “armar” moléculas de almidón

o “romperlas”? Justificah) Imagínate que eres un organismo unicelular que debe escoger entre tener amilasa o maltasa.

No se pueden tener ambas. ¿Cuál escogerías? ¿Por qué?

Actividad 4: Interpretando un resumen de las enzimas digestivas humanas

Cada sección del aparato digestivo produce enzimas digestivas específicas. No solo son específicas en cuanto al sustrato que reconocen, sino también en cuanto al pH al que actúan. A partir del siguiente cuadro resumen, debes realizar la siguiente tarea:a) Completar las dos columnas que están vacías: el nutriente producto que surge tras la

degradación catalizada por cada enzima y el lugar o sector del aparato digestivo en que debería ocurrir cada una de las etapas señaladas

Jugo digestivo Secretado por... Enzima pH T ºC Nutriente sustrato

Nutriente producto Lugar

Saliva (1-2 l/día)

Glándulas salivares amilasa 7,0 25-37º almidón

Jugo gástrico(1,5-3,5 l/día)

Glándulas de la pared estomacal proteasa (pepsina) 1,0 25-37º proteínas

Jugo pancreático(1,5-3,5 l/día) Páncreas

amilasa proteasa (tripsina) lipasa

8 25-37ºalmidón proteínas lípidos

Jugo intestinal(1-2 l/día)

Células de la pared del intestino delgado

proteasasdisacaridasas 8 25-37º

proteínaspéptidosdisacáridos

Las células de los órganos digestivos poseen especializaciones para cumplir su función

Como sucede con cualquier órgano del cuerpo, las células de la mucosa digestiva y de las glándulas anexas poseen estructuras y modificaciones que les permiten realizar eficientemente sus tareas. Si bien existen diferencias en la forma y tamaño, todas estas células comparten características. Quizás la más importante, es que están dispuestas en torno a un lumen, hacia el cual vacían o descargan sus secreciones, tal como se ejemplifica en el esquema del páncreas, de la figura 5.

La bilis no posee enzimas, pero es parte fundamental de la digestión intestinal

Figura 5. Esquema del páncreas, mostrando disposición de células en torno a un lumen

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En la actividad anterior pudiste revisar la estructura de las células secretoras de enzimas digestivas, presentes en casi todos los órganos digestivos.

La vesícula biliar es un órgano del aparato digestivo, que tiene aspecto de glándula exocrina, pero no produce, ni secreta enzimas. En cambio, almacena y secreta bilis, líquido con un rol fundamental en la digestión humana. Para poder dimensionar el papel de la vesícula biliar, se esquematiza su estructura y entorno en la figura 6, mientras que en la siguiente actividad, tendrás la posibilidad de inducir tú mismo(a) la función de la bilis.

En la misma figura 6, las flechas indican los sitios en que se alojan generalmente los cálculos biliares. Éstos son depósitos de cristales formados principalmente por colesterol y sales de calcio, que se origina cuando se altera el delicado equilibrio en las concentraciones relativas de los componentes de la bilis.

Los cálculos biliares son una de las patologías más frecuentes entre las mujeres chilenas. La mayoría de las veces no causan ningún síntoma ni molestia, eliminándose a través del intestino. Cuando bloquean el conducto biliar, causan dolor abdominal. En tal caso, el problema puede solucionarse con una dieta baja en grasas. En el peor de los casos, se debe recurrir a una intervención quirúrgica.

El mejor método actual para diagnosticar cálculos biliares es la ecografía, la misma técnica que se utiliza con las madres embarazadas, para conocer la salud de su hijo que está en camino.

La digestión ocurre en varias etapas

Tras analizar varios aspectos de la digestión humana, uno de las características que debería resaltar es el hecho que es un proceso de varias fases, en el que los productos se van obteniendo progresivamente. En la siguiente actividad, deberás revisar de qué manera se van modificando los alimentos ingeridos por un animal de laboratorio. Si tu análisis es acertado, descubrirás además, un nuevo ámbito del proceso digestivo.

Actividad 5: La digestión es más que degradar

A una rata se le alimenta según lo señalado en la tabla 1:

En la tabla 2 se resumen los resultados obtenidos al analizar la presencia de distintos nutrientes a lo largo del tubo digestivo de la rata. Tu tarea es interpretar lo sucedido en cada fase de la digestión.

Tabla 2. Resultados del análisis de nutrientes en distintos sectores del tubo digestivo

Moléculas Tamaño de la molécula Presencia en la boca Presencia en el

estómagoPresencia en el

intestino delgadoPresencia en el

rectoAlmidón 40 nm +++ ++ Trazas* 0Glucosa 1,2 nm Trazas + +++ 0Proteínas 76 nm +++ ++ + TrazasPéptidos 1 nm 0 + + 0Aminoácidos - 0 0 +++ 0Lípidos 4 nm +++ +++ Trazas TrazasÁcidos grasos - 0 0 +++ 0Fibras 12 a 30 nm ++ ++ ++ ++

Aspecto de la mezcla sólido líquido homogéneo líquido sólido

a) Para ordenar la información, completa la siguiente tabla. Marca con una cruz el casillero correspondiente si detectas que el nutriente es degradado en esa porción del tubo digestivo.

2. Absorción y circulación de nutrientes

Figura 6. Vesícula biliar y entorno

Tabla 1. Alimentos consumidos por una rata de laboratorioAlimento consumido Cantidad (gramos)Almidón 14Caseína (proteína de la leche) 4Aceite vegetal 1,2Sales minerales 0,7Vitaminas 0,1Agua 60

Carbohidratos Lípidos ProteínasFase bucalFase gástricaFase intestinal

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El proceso de absorción requiere de una gran superficie de intercambio

EI intestino delgado no sólo es el principal lugar donde se efectúa la digestión química, también es el principal sitio de absorción de nutrientes a la sangre. El intestino delgado tiene numerosos pliegues y proyecciones gracias a los cuales posee un área superficial interna unas 600 veces mayor que las de un tubo liso de la misma Iongitud. Diminutas proyecciones cilíndricas llamadas vellosidades cubren toda la superficie plegada de la pared intestinal. Las vellosidades, cuya longitud varía entre 0,5 y 1,5 milímetros, hacen que a simple vista el revestimiento intestinal tenga un aspecto aterciopelado, y oscilan suavemente en el alimento degradado que pasa por el intestino. Este movimiento aumenta su exposición a las moléculas que han de digerirse y absorberse. Además, cada célula individual de las vellosidades tiene un borde de proyecciones microscópicas llamadas microvellosidades. En conjunto, estas especializaciones del intestino delgado se extienden en un área superficial de unos 250 metros cuadrados (casi el tamaño de una cancha de tenis para dobles). Ver figura 7.

Contracciones no sincronizadas de los músculos circulares del intestino, llamadas movimientos de segmentación, revuelven alimento degradado hacia atrás y adelante y hacen que los nutrientes entren en contacto con la superficie absorbente del intestino delgado. Cuando ya no hay más que absorber, ondas peristálticas coordinadas llevan el residuo al intestino grueso.

Figura 7. (a) izquierda, micrografía de las vellosidades intestinales, mostrando el detalle de la parte superior de una vellosidad. (b) izq. abajo, micrografía de mayor aumento, en que se ven más claramente las células de la mucosa intestinal (flechas amarillas) y el ribete en cepillo formado por microvellosidades (flechas azules). (c) abajo, dibujo esquemático de una célula intestinal, mostrando sus microvellosidades

Actividad 6: Examinando la superficie intestinal

Analiza la siguiente tabla y responde las preguntas:

a) ¿Cómo te las ingeniarías para demostrarle a una persona escéptica, que efectivamente algo microscópico puede tener una superficie de muchos metros cuadrados?

b) ¿Por qué es importante considerar el espesor de la pared intestinal hasta el capilar sanguíneo?

La absorción requiere de una estrecha relación entre el tejido intestinal y los vasos sanguíneos

Vellosidades Microvellosidades Espesor de la pared intestinal hasta el capilar sanguíneoNúmero Superficie

total Número Superficie total

10.000.000 20 m2 2000 por célula 250-400 m2 40 – 45 μm

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En la figura 9 se puede apreciar la organización de los vasos sanguíneos por debajo de la capa de epitelio intestinal. De hecho, los vasos capilares sanguíneos y linfáticos son parte estructural de la submucosa, tal como aparece en la figura 2. Todos los nutrientes que reciben las células del organismo provienen de los vasos que los intercambian a nivel intestinal. El problema es que el intestino es un órgano extremadamente largo (7 metros), por lo que se requiere de un sistema de vasos muy eficiente para llevar todos estos nutrientes en forma regulada.

Actividad 7: Analizando el sistema portaLos siguientes problemas tienen que ver con la figura 9, los

que debes estudiar previamente

a) Utilizando lápices de colores azul y rojo, pinta los vasos sanguíneos de la figura 9, según la sangre transportada sea pobre o rica en oxígeno, respectivamente

Actividad 8: Otra función del hígado

En la figura 10, se esquematiza una serie de procesos que ocurren en las células del hígado, los hepatocitos, frente a la presencia de etanol. Frente a tales mecanismos, realiza las siguientes tareas:a) Interpreta lo que hace el hepatocito con el etanol y señala

qué utilidad tendráb) ¿Cómo influye la ubicación del hígado, respecto del hígado

y otros órganos, para realizar esta función?c) Investiga qué otras sustancias, además del etanol, son

procesadas de forma similar, por el hígadod) ¿Cuántas funciones conoces del hígado?

Los nutrientes son absorbidos de manera diferente en el intestino delgado

Tras hacer mediciones del contenido de aminoácidos, glucosa y lípidos a diferentes niveles del tubo digestivo, después de una comida que incluía alimentos con proteínas, carbohidratos y lípidos, se obtiene un gráfico como el de la figura 11. Al mismo tiempo, cuando se mide el contenido de glucosa y aminoácidos en la vena porta poco después de consumir almidón y proteínas, se obtiene un gráfico como el de la figura 12.

Figura 10. Tratamiento del alcohol por el hepatocito

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Figura 8. Disposición de los capilares bajo el epitelio intestinal. El vaso quilífero corresponde a un vaso linfático

Figura 9. Sistema porta hepático

Figura 11 (izq.) Cambios en las cantidades de proteínas, lípidos y glúcidos que se encuentran a distintas distancias del tubo digestivo después de una comida. Figura 15 (abajo) Contenido de glucosa y aminoácidos en la vena porta, luego de ingerir almidón y proteínas

Actividad 9. Interpretando la absorción diferencial

Tras analizar los gráficos de las figuras 11 y 12, completa las siguientes frases, anotando entre paréntesis cuál de los dos gráficos utilizaste para responder:

a) El hecho que a los 70 cm disminuya el porcentaje de nutrientes en el tubo digestivo, es señal que comenzó la _______________b) El tipo de nutriente que se absorbe con mayor rapidez es ______________________c) La concentración de aminoácidos y glucosa se puede ver alterada por mas de _____ horas tras una comidad) Los nutrientes que se absorben casi por completo a los 300 cm de la boca son ________________________________________e) Según el gráfico, el tiempo que demora el almidón y las proteínas en degradarse y llegar al hígado sería ________________ horasf) El órgano que da inicio a la absorción sería _________________________________g) Tras comer almidón, la variación en el nivel de glucosa de la vena porta es de _________________ gramos por litro

Actividades de evaluación final:

Preguntas abiertas:

1. ¿En qué segmentos del tubo digestivo ocurre la digestión?2. ¿Cómo se digieren los alimentos líquidos, si no se mastican?3. ¿Qué consecuencias tendría la extirpación del estómago o de un segmento

de intestino?4. En base a la figura 1 de la guía, señala cuál es el órgano que…

a) empieza la digestión de las proteínasb) absorbe los nutrientes resultantes de la digestiónc) secreta el jugo pancreáticod) recibe el jugo pancreáticoe) tiene un pH ácidof) secreta bilis

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