Nutrición en Organismos Multicelulares
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Este documento describe los conceptos básicos de la nutrición. Explica que la nutrición consiste en la introducción de nutrientes químicos al cuerpo para generar energía, recambiar componentes y permitir el crecimiento. Describe los tipos de nutrición (heterótrofa y autótrofa), las fases de cada una, y las estructuras involucradas en los procesos de absorción, digestión y transporte de nutrientes.
Nutrición en Organismos Multicelulares
- 1. NutriciónNutriciónNutriciónNutrición M. en C. Rafael Govea VillaseñorM. en C. Rafael Govea Villaseñor CINVESTAVCINVESTAV UAM-IUAM-I Versión 2.2Versión 2.2
- 2. ¿Qué es la Nutrición?¿Qué es la Nutrición? La Nutrición es un proceso vital llevado aLa Nutrición es un proceso vital llevado a cabo por todos los organismos que consistecabo por todos los organismos que consiste en la introducción de sustancias químicasen la introducción de sustancias químicas llamadas nutrientes al interior de su cuerpollamadas nutrientes al interior de su cuerpo Rafael Govea V
- 3. Para:Para: 1)1) Generar energía libreGenerar energía libre y realizar trabajo cony realizar trabajo con ella.ella. 2)2) Recambiar compo-Recambiar compo- nentes químicos delnentes químicos del cuerpo y...cuerpo y... 3)3) CrecerCrecer ¿Para qué se realiza la Nutrición?¿Para qué se realiza la Nutrición? Rafael Govea V
- 4. ● Nutrición HeterótofaNutrición Heterótofa Usa nutrientes orgánicosUsa nutrientes orgánicos provenientes de otroprovenientes de otro organismo {compuestosorganismo {compuestos orgánicos}orgánicos} ● Nutrición AutótrofaNutrición Autótrofa Usa nutrientes inorgá-Usa nutrientes inorgá- nicos: principalmentenicos: principalmente COCO22 ¿Cuáles tipos de Nutrición¿Cuáles tipos de Nutrición existen?existen? Rafael Govea V
- 5. ¿Cuáles sustancias químicas¿Cuáles sustancias químicas funcionan como nutrientes?funcionan como nutrientes? La Nutrición Heterótrofa:La Nutrición Heterótrofa: sustancias químicassustancias químicas orgánicas (hechas de Carbono reducido) como:orgánicas (hechas de Carbono reducido) como: proteínas, ácidos nucleicos, polisacáridos, lípidos,proteínas, ácidos nucleicos, polisacáridos, lípidos, vitaminas, sales minerales y agua.vitaminas, sales minerales y agua. Rafael Govea V La Nutrición Autótrofa:La Nutrición Autótrofa: sustancias inorgánicassustancias inorgánicas (sin Carbono reducido) como: CO(sin Carbono reducido) como: CO22 (a veces CO),(a veces CO), HH22 O u otra fuente de átomos de H como el HO u otra fuente de átomos de H como el H22 S oS o el Hel H22 , y sales minerales., y sales minerales.
- 6. ¿Cuáles son las Fases de la¿Cuáles son las Fases de la nutrición Autótrofa?nutrición Autótrofa? ● AbsorciónAbsorción Lleva al medio internoLleva al medio interno PPequeñasequeñas MMoléculasoléculas IInorgánicas (agua y sales minerales ) a través de lanorgánicas (agua y sales minerales ) a través de la epidermis.epidermis. ● Transporte AscendenteTransporte Ascendente Traslada las PMI desde las raices hasta las hojas.Traslada las PMI desde las raices hasta las hojas. ● FotosíntesisFotosíntesis Fija el COFija el CO22 uniéndolo al Hidrógeno del Huniéndolo al Hidrógeno del H22 OO produciendo azúcares y desechando Oproduciendo azúcares y desechando O22.. ● TranslocaciónTranslocación Lleva la sacarosa a las partes no fotosintéticas de laLleva la sacarosa a las partes no fotosintéticas de la planta.planta. Rafael Govea V
- 7. ¿Que estructuras se encargan de la¿Que estructuras se encargan de la Absorción?Absorción? La raíz, desde la superficie de sus pelos radicales hastaLa raíz, desde la superficie de sus pelos radicales hasta las hojas, forma una columna contínua de agua gracias alas hojas, forma una columna contínua de agua gracias a las estructuras de unión llamadas plasmodesmos.las estructuras de unión llamadas plasmodesmos. Rafael Govea V
- 8. ¿Que estructuras se encargan del¿Que estructuras se encargan del Transporte Ascendente?Transporte Ascendente? El tejido conductor de savia brutaEl tejido conductor de savia bruta se llama: Xilema.se llama: Xilema. Está conformado por haces deEstá conformado por haces de tubos alineados hechos detubos alineados hechos de células muertas.células muertas. El agua se mueve debido a su altaEl agua se mueve debido a su alta cohesión desde la raíz a la hojacohesión desde la raíz a la hoja impulsada por la energía solarimpulsada por la energía solar que evapora agua de las hojasque evapora agua de las hojas {transpiración}{transpiración} Rafael Govea V
- 9. ¿Cómo ocurre el¿Cómo ocurre el transportetransporte Ascendente?Ascendente? Hay una columna de moléculasHay una columna de moléculas de agua unidas por puentes dede agua unidas por puentes de H desde el suelo hasta losH desde el suelo hasta los estomas. Las moléculas deestomas. Las moléculas de agua se adhieren a las paredesagua se adhieren a las paredes del xilema. El Sol evapora eldel xilema. El Sol evapora el agua y cada molécula de Hagua y cada molécula de H22 OO que sale, jala a otra y esa aque sale, jala a otra y esa a otra... Así el Sol impulsa elotra... Así el Sol impulsa el movimiento de la savia brutamovimiento de la savia bruta Rafael Govea V
- 10. ¿Cuáles estructuras llevan a cabo¿Cuáles estructuras llevan a cabo la Fotosíntesis?la Fotosíntesis? Las hojas y tallos verdes cuyas células tienen cloroplastos expuestos a la luz. Hojas Tallos verdes CO2 + H2 O + Energía (Luz) →→→→→ C6 H12 O6 + O2 (Azúcares: G3P, glucosa, sacarosa y almidón) Eliminadocomodesecho Rafael Govea V
- 11. ¿Cuál estructura¿Cuál estructura se encarga de lase encarga de la Translocación?Translocación? El Floema permite conducirEl Floema permite conducir sacarosa desde las hojassacarosa desde las hojas hacia los tejidos nohacia los tejidos no fotosintéticos. El floemafotosintéticos. El floema está hecho por columnasestá hecho por columnas de células vivasde células vivas conectadas de citoplasmaconectadas de citoplasma simple, paredes gruesas ysimple, paredes gruesas y perforadas. Es ayudado porperforadas. Es ayudado por células acompañantescélulas acompañantes Rafael Govea V
- 12. ¿Cómo ocurre la¿Cómo ocurre la Translocación?Translocación? Las células acompañantes enLas células acompañantes en el mesófilo acarreanel mesófilo acarrean activamente sacarosa a suactivamente sacarosa a su citoplasma elevando sucitoplasma elevando su concentración.concentración. Las célulasLas células acompañantes en los tejidosacompañantes en los tejidos no fotosintéticos acarrean elno fotosintéticos acarrean el azucar en sentido opuesto yazucar en sentido opuesto y ésta se usa o almacena comoésta se usa o almacena como almidón en dichos tejidos.almidón en dichos tejidos. Así,Así, un gradiente de sacarosaun gradiente de sacarosa permite el transporte de estepermite el transporte de este nutriente celular.nutriente celular. Rafael Govea V
- 13. ¿Cuáles son las Fases de la¿Cuáles son las Fases de la nutrición Heterótrofa?nutrición Heterótrofa? ● IngestiónIngestión mete el alimento a la cavidad digestivamete el alimento a la cavidad digestiva (no al Medio interno)(no al Medio interno) ● DigestiónDigestión Rompe las macromoléculas del alimento en pequeñasRompe las macromoléculas del alimento en pequeñas moléculas orgánicas (PMO):moléculas orgánicas (PMO): aminoác., glucosa, ác. grasos...aminoác., glucosa, ác. grasos... ● AbsorciónAbsorción Mete las PMO a través de la pared de la cavidad digestivaMete las PMO a través de la pared de la cavidad digestiva hacia el medio interno.hacia el medio interno. ● EgestiónEgestión Saca de la cavidad digestiva, lo ingerido, pero no absorbidoSaca de la cavidad digestiva, lo ingerido, pero no absorbido (asimilado).(asimilado). Rafael Govea V
- 14. ¿Cuáles estructuras se¿Cuáles estructuras se encargan de la Ingestion?encargan de la Ingestion? La porción anterior de laLa porción anterior de la cavidad digestiva (boca) máscavidad digestiva (boca) más toda una serie de órganostoda una serie de órganos auxiliares (tentáculos, pinzas,auxiliares (tentáculos, pinzas, picos, garras, manos, etc.)picos, garras, manos, etc.) Rafael Govea V
- 15. ¿Cuáles¿Cuáles estructuras seestructuras se encargan de laencargan de la Digestión?Digestión? Las paredes de la cavidadLas paredes de la cavidad digestiva (estómago y duodeno)digestiva (estómago y duodeno) y varias glándulas anexasy varias glándulas anexas (salivales, páncreas e hígado)(salivales, páncreas e hígado) secretan enzimas digestivas ysecretan enzimas digestivas y sustancias auxiliares (bilis) quesustancias auxiliares (bilis) que transforman a lastransforman a las macromoléculas en moléculasmacromoléculas en moléculas más pequeñas que puedan sermás pequeñas que puedan ser absorbidasabsorbidas Rafael Govea V
- 16. ¿Cuáles tipos de Digestión¿Cuáles tipos de Digestión existen?existen? Rafael Govea V ● DigestiónDigestión MecánicaMecánica ● DigestiónDigestión QuímicaQuímica En algunos animales, los dientes y piedras dentro del tubo digestivo se usan para moler el alimento y convertirlo en una pasta que facilita la acción de las enzimas digestivas Una serie de enzimas digestivas rompen a las macromoléculas (proteínas, polisacáridos y ácidos nucleicos) en sus monómeros (PMO). Otras enzimas rompen a PMO en moléculas aún más pequeñas y fáciles de meter al medio interno
- 17. Enzimas Digestivas y susEnzimas Digestivas y sus productos 1productos 1 Rafael Govea V EnzimasEnzimas SustratosSustratos ProductosProductos Lugar de acciónLugar de acción Amilasa salivalAmilasa salival Almidón y glucógenoAlmidón y glucógeno Oligosacáridos yOligosacáridos y maltosamaltosa Boca, faringe yBoca, faringe y esófagoesófago PepsinaPepsina proteínasproteínas polipéptidospolipéptidos estómagoestómago Amilasa pancreáticaAmilasa pancreática oligosacáridosoligosacáridos disacáridosdisacáridos duodenoduodeno TripsinaTripsina polipéptidospolipéptidos OligopéptidosOligopéptidos duodenoduodeno N- y C-peptidasasN- y C-peptidasas oligopéptidosoligopéptidos aminoácidosaminoácidos duodenoduodeno 5'y 3' exonucleasas y5'y 3' exonucleasas y endonucleasasendonucleasas ADN y ARNADN y ARN nucleótidosnucleótidos duodenoduodeno LipasasLipasas Grasa emulsificadaGrasa emulsificada Alcoholes y ác. grasosAlcoholes y ác. grasos duodenoduodeno
- 18. Enzimas Digestivas y susEnzimas Digestivas y sus productos 2productos 2 Rafael Govea V EnzimasEnzimas SustratosSustratos ProductosProductos Lugar de acciónLugar de acción DisacaridasasDisacaridasas disacáridosdisacáridos monosacáridosmonosacáridos Epitelio duodenalEpitelio duodenal DipéptidasasDipéptidasas dipéptidosdipéptidos aminoácidosaminoácidos Epitelio duodenalEpitelio duodenal NucleotidasasNucleotidasas nucleótidosnucleótidos nucleósidosnucleósidos Epitelio duodenalEpitelio duodenal NucleosidasasNucleosidasas nucleósidosnucleósidos Bases nitrogenadas,Bases nitrogenadas, pentosas y fosfatopentosas y fosfato Epitelio duodenalEpitelio duodenal
- 19. ¿Cuáles estructuras se encargan¿Cuáles estructuras se encargan de la absorción?de la absorción? Las células con microvellosidades que recubren la luz delLas células con microvellosidades que recubren la luz del intestinointestino Rafael Govea V
- 20. ¿Cómo ocurre la absorción?¿Cómo ocurre la absorción? Al digerirse el alimento, las PMO como los aminoácidos, losAl digerirse el alimento, las PMO como los aminoácidos, los monosacáridos, los ácidos grasos se encuentran a una concentraciónmonosacáridos, los ácidos grasos se encuentran a una concentración elevada en la luz de la cavidad digestiva. Esto permite el transporte pasivoelevada en la luz de la cavidad digestiva. Esto permite el transporte pasivo y activo de las sustancias a través del epitelio del intestino delgadoy activo de las sustancias a través del epitelio del intestino delgado Rafael Govea V
- 21. ¿Cómo ocurre el transporte de¿Cómo ocurre el transporte de nutrientes?nutrientes? Las células que recubren el intestino delgado tienen en su membranaLas células que recubren el intestino delgado tienen en su membrana proteínas transportadoras. Éstas proteínas permiten el ingreso por difusiónproteínas transportadoras. Éstas proteínas permiten el ingreso por difusión facilitada (GLUT5 o GLUT2) o por transporte activo secundario (SGLT1) defacilitada (GLUT5 o GLUT2) o por transporte activo secundario (SGLT1) de los nutrientes al medio interno para su distribución vía sanguínea.los nutrientes al medio interno para su distribución vía sanguínea. Rafael Govea V Luz delLuz del intestinointestino MedioMedio internointerno
- 22. ¿Cuáles estructuras se encargan¿Cuáles estructuras se encargan de la egestión?de la egestión? Los nutrientes que no fueronLos nutrientes que no fueron absorbidos por el yeyuno e íleonabsorbidos por el yeyuno e íleon del intestino delgadodel intestino delgado (y por ello(y por ello siguen estando fuera del mediosiguen estando fuera del medio interno)interno) se convierten en hecesse convierten en heces fecales en el colon. La microbiotafecales en el colon. La microbiota del mismo crece en los materialesdel mismo crece en los materiales no absorbidos y fabrican vitaminasno absorbidos y fabrican vitaminas que se absorben junto con elque se absorben junto con el agua. El recto compacta las hecesagua. El recto compacta las heces deshidratadas y las impulsa fueradeshidratadas y las impulsa fuera del tubo digestivo a través del ano.del tubo digestivo a través del ano. Rafael Govea V
- 23. ¿Cuáles fases de la nutrición llevan¿Cuáles fases de la nutrición llevan a cabo los hongos?a cabo los hongos? Rafael Govea V ● La digestiónLa digestión extracelular:extracelular: Enzimas digestivasEnzimas digestivas secretadas rompen lassecretadas rompen las moléculas de alimento enmoléculas de alimento en PMOs.PMOs. ● La absorción:La absorción: La membrana celularLa membrana celular mete las PMOs almete las PMOs al citoplasma mediantecitoplasma mediante transporte pasivo ytransporte pasivo y activo.activo. EnzimasEnzimas digestivasdigestivas AlimentoAlimento PMOPMO absorción Hifa ramificadaHifa ramificada EnzimasEnzimas digestivasdigestivas secreción
- 24. Cultivo de hongos en agar deCultivo de hongos en agar de almidónalmidón Rafael Govea V Lumi, CA et al (2015) Fungi Isolated from Maize (Zea mays L.) Grains and Production of AssociatedLumi, CA et al (2015) Fungi Isolated from Maize (Zea mays L.) Grains and Production of Associated Enzyme ActivitiesEnzyme Activities Int. J. Mol. Sci.Int. J. Mol. Sci. 16(7), 15328-15346; doi:10.3390/ijms16071532816(7), 15328-15346; doi:10.3390/ijms160715328 Cajas de Petri con diferentes nutrientes y aislados deCajas de Petri con diferentes nutrientes y aislados de hongos del maíz, nótese el halo claro.hongos del maíz, nótese el halo claro. A. wentiiA. wentii P. digitatumP. digitatum C. cladosporoidesC. cladosporoides E. nigrumE. nigrum almidónalmidón celulosacelulosa caseínacaseína Tween 20Tween 20