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SISTEMA DIGESTIVO. 1. GENERALIDADES DEL SISTEMA DIGESTIVO El sistema digestivo se compone de dos grupos de órganos, el tubo digestivo y los órganos Accesorios. El primero es un tubo continuo de 9 metros de longitud que se extiende de la boca al ano, en la cavidad corporal ventral. Sus órganos comprenden:  Boca  Faringe  Esófago  Estómago  Intestino delgado  Intestino grueso Los órganos accesorios abarcan:  Dientes (32, incluidos el tercer molar o muela del juicio)  Lengua  Glándulas salivales  Hígado  Vesícula biliar  Páncreas Los dientes participan en la descomposición física de los alimentos, y la lengua, en la masticación y deglución. En general, el sistema digestivo realiza seis funciones básicas: Ingestión, Secreción, Mezclado y propulsión, Digestión, Absorción, Defecación.

Figura 1: Sistema Digestivo

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2. ESTRUCTURA DEL TUBO DIGESTIVO El tubo digestivo, en una sección transversal, presenta cuatro capas desde adentro hacia fuera Mucosa: la capa más interna formada por tejido conectivo y epitelial, existen abundantes vasos sanguíneos y glándulas que vierten su secreción al lúmen. En el estómago e intestino, la mucosa está muy plegada para incrementar la superficie secretora y absorbente. Submucosa: Capa de tejido conectivo, rico en vasos sanguíneos y linfáticos. Presenta además abundantes fibras nerviosas. Capa muscular: Presenta 2 subcapas de músculo liso. Una interna con fibras musculares dispuestas circularmente, y otra externa con fibras en dirección longitudinal. La contracción coordinada de estos músculos produce unos movimientos de segmentación que mezcla el alimento, y otros ondulatorios llamados movimientos peristálticos. En varias zonas del tubo digestivo, la capa muscular circular se engruesa formando un músculo llamado esfínter, los cuales regulan el movimiento del alimento desde una zona a otra del tubo digestivo. Serosa: Cubierta más externa del tejido conjuntivo.

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PREUNIVERSITARIO POPULAR FRAGMENTOS COMUNES CIENCIAS: BIOLOGÍA 3. ANATOMIA DEL TUBO DIGESTIVO Boca Especializada en la ingestión y en la etapa inicial del proceso digestivo. La saliva humedece los alimentos triturados por los dientes y contiene: amilasa salival que cataliza la hidrólisis del almidón, a la lipasa lingual que desdobla lípidos de la leche y además la lizosima que destruye bacterias que pueden perjudicar la dentadura. La saliva es producida y secretada por tres pares de glándulas que funcionan bajo el control del sistema nervioso (parótidas, sublingual y submaxilar). Lo que es tragado o deglutido se llama Bolo alimenticio.

Figura 3: Anatomía de la cavidad bucal. Esófago El bolo alimenticio pasa a través de la faringe hacia el esófago. Durante la deglución, la abertura hacia el aparato respiratorio es cerrada por una pequeña placa de tejido llamado Epiglotis. El esófago es un tubo muscular, recto, de paredes gruesas que conecta la faringe con el estómago y contienen glándulas que secretan mucina, sustancia que libera el conducto en el momento de pasar el bolo alimenticio. Las paredes del esófago se contraen rítmicamente en un movimiento llamado peristaltismo, que garantiza el desplazamiento del bolo.

Figura 4: Proceso de deglución.

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PREUNIVERSITARIO POPULAR FRAGMENTOS COMUNES CIENCIAS: BIOLOGÍA Estómago Órgano localizado en la parte superior de la cavidad abdominal. En sus paredes internas se ubican millones de pequeñas glándulas gástricas, que se extienden profundamente en la mucosa gástrica. La principal enzima producida por el estómago es la pepsina la cual es secretada como un cimógeno, el pepsinógeno. También la mucosa gástrica secreta Ácido Clorhídrico (HCl), que mantiene el jugo gástrico a un pH 1-3, lo que activa a otras moléculas de cimógeno proceso conocido como autocatálisis, además secreta una glicoproteína llamada factor intrínsico que es necesario para la absorción de Vitamina B12. Las paredes del estómago están revestidas por una capa de moco que lo protege de la erosión y digestión por el HCl y la pepsina. El estómago está formado por capas de músculos que se contraen vigorosamente para mezclar el alimento con el jugo gástrico (digestión mecánica). Entre el esófago y el estómago hay un músculo circular llamado esfínter cardias que evita que los alimentos degradados se devuelvan. La digestión estomacal permite obtener una mezcla líquida que recibe el nombre de quimo, el cual pasa al intestino a través del esfínter píloro. El jugo gástrico es secretado bajo el control del sistema nervioso y también por un control de tipo hormonal. Para que todo el proceso digestivo resulte eficiente, debe controlarse el vaciamiento gástrico, este es controlado principalmente por la gastrina, la colecistoquinina (CCK), la secretina y del péptido inhibidor gástrico (PIG). La tabla 1 resume la función de las 3 hormonas más importantes.

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Figura 5: Control hormonal. Intestino delgado En una persona adulta mide alrededor de 7 metros de largo y 2,5 cms de diámetro, y es donde ocurre la digestión terminal, también llamada última digestión (duodeno) y son absorbidas las unidades básicas de los nutrientes a través de su pared. Se distinguen 3 partes: duodeno, yeyuno e íleon. Al duodeno se vierten varias secreciones, entre ellas, la Bilis (proveniente del hígado) y el jugo pancreático (proveniente del páncreas), las que actúan sobre el quimo. En el caso de la secreción pancreática que trae enzimas, interactúa íntimamente con las microvellosidades duodenales, mezclándose finalmente con enzimas producidas por las células del epitelio duodenal, y de esta manera se puede realizar en secuencia la digestión terminal y conjuntamente la absorción de nutrientes. Recordar que para que el proceso digestivo y el proceso de absorción sean eficientes, deben llegar pequeñas cantidades de quimo desde el estómago, por ello se debe regular el vaciamiento gástrico (tabla 1). Note en la siguiente figura la relación vellosidad- microvellosidad En resumen en el intestino delgado, especialmente en el duodeno, se realiza la digestión terminal de proteínas, lípidos, carbohidratos y ácidos nucleicos, además se absorben los nutrientes por diversos mecanismos. La eficiencia de la absorción tiene relación con la eficiencia de la digestión, y ésta última tiene relación con la velocidad de vaciamiento gástrico.

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PREUNIVERSITARIO POPULAR FRAGMENTOS COMUNES CIENCIAS: BIOLOGÍA Hígado. Es la glándula más grande del cuerpo. Una sola célula hepática puede realizar más de 500 actividades metabólicas especializadas distintas. En un adulto masa aproximadamente 1,4 Kg., produce y secreta la bilis, que tiene como función emulsionar las grasas. La bilis es un líquido alcalino, que sale del hígado por el conducto hepático, y puede pasar a la vesícula biliar a través del conducto cístico, o seguir hacia abajo por el colédoco, conducto formado por la unión del cístico con el hepático. La bilis es al mismo tiempo una excreción y una secreción digestiva.

Figura 6: Relaciones anatómicas entre hígado, vesícula biliar y páncreas. El colédoco termina en el duodeno y su salida está reforzada por un anillo muscular llamado esfínter de Oddi que al contraerse en los periodos interdigestivos permite acumular bilis en la vesícula, donde se concentra, ya que el agua que contiene es absorbida por sus paredes. La bilis no contiene enzimas, solo emulsiona las grasas, es decir, las moléculas de grasa se separan formando pequeñas micelas, lo que favorece la acción de las enzimas que degradan lípidos. Después de una comida, cuando el quimo ácido se pone en contacto con la mucosa intestinal, se libera a la sangre colecitosquinina, hormona que provoca contracción de la vesícula biliar y la relajación del esfínter de Oddi, y la bilis es impulsada al duodeno cada vez que entra alimento a este segmento. También participa en la neutralización de ácidos y excreción de sustancias inorgánicas y pigmentos, entre los componentes de la bilis destacan:   

Sales biliares, que son sales de potasio y de sodio de los ácidos biliares, participan en la emulsión de las grasas. Pigmentos biliares, el principal es la bilirrubina, producto de desecho del metabolismo de los glóbulos rojos. Colesterol.

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PREUNIVERSITARIO POPULAR FRAGMENTOS COMUNES CIENCIAS: BIOLOGÍA En resumen, las funciones del hígado en el procesamiento de los alimentos incluyen: 1. Inactivación de toxinas. 2. Síntesis e intercambio de nutrientes. 3. Almacenamiento de reservas de hierro. 4. Almacenamiento de vitaminas liposolubles. 5. Almacenamiento de reservas de glucógeno y lípidos. 6. Síntesis y liberación de colesterol unido a proteínas de transporte. 7. Secretar bilis que contribuye en la digestión mecánica de las grasas. 8. Mantención de la concentración plasmática normal de la glucosa, aminoácidos y ácidos grasos.

Páncreas Glándula situada por detrás del estómago, en la cavidad que le forma el duodeno, su conducto excretor desemboca en la porción terminal del colédoco. Su secreción se denomina jugo pancreático y su regulación depende de actos reflejos y un mecanismo hormonal que libera secretina (tabla 1), esto estimula la actividad de las células, que generan la secreción pancreática. Este jugo es un líquido alcalino, de pH 8, que neutraliza al quimo ácido que proviene del estómago. Contiene bicarbonato de sodio, responsable de su alcalinidad y enzimas. En las células de los acinos pancreáticos predominan fenómenos de síntesis y almacenamiento de enzimas digestivas, las cuales se obtienen a partir de las proteínas sintetizadas en los polirribosomas del R.E.R.

Absorción de los nutrientes La absorción corresponde al paso de moléculas simples a través de la pared intestinal hacia la sangre a la circulación linfática. Son 3 tipos de moléculas orgánicas: Proteínas, hidratos de carbono y grasas (lípidos) Proteínas: el requerimiento promedio es de 1g/Kg. de peso corporal. La digestión se inicia en el estomago, bajo la acción de la pepsina, transformándolas en polipéptidos. El pH acido del estomago ayuda a la pepsina para ejercer su acción. Luego, las proteínas no digeridas y los polipéptidos pasan al intestino delgado. Aquí se realiza verdaderamente la digestión proteica. El jugo pancreático contiene tripsina, quimiotripsina, colagenasa y elastasa que actúan sobre los polipéptidos y los reducen a di y tripeptidos. Finalmente las enzimas de las microvellosidades los rompen a aminoácidos. El transporte a través de la célula intestinal se realiza por mecanismo activo dependiente + de Sodio (Na ). El nivel de absorción de las proteínas es en el duodeno y parte alta del yeyuno. Hidratos de Carbono: 60% de ellos se consume en forma de almidón. Su digestión comienza en la boca con la amilasa salival. Luego en el duodeno con el jugo pancreático; la amilasa pancreática lo transforma en maltosa, maltotriosa y dextrinas. Los disacáridos (sacarosa y maltosa) antes de su absorción son transformados en monosacáridos. La maltasa desdobla la maltosa a dos moléculas de glucosa. La sacarasa desdobla la sacarosa a glucosa y fructosa. La lactosa desdobla la lactosa a glucosa y galactosa. La absorción de monosacáridos (glucosa y galactosa) se efectúa por transporte activo, no así otros monosacáridos que lo hacen por difusión facilitada.

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PREUNIVERSITARIO POPULAR FRAGMENTOS COMUNES CIENCIAS: BIOLOGÍA Grasas. En la dieta se consumen dos tipos: Saturadas, que corresponden a las grasas que en su molécula no presentan dobles enlaces. Estas favorecen la síntesis de colesterol e incrementan las grasas de depósito. Y las grasas insaturadas son aquellas que poseen uno o más dobles enlaces en su molécula. No favorecen los depósitos ni el nivel de colesterol. La digestión comienza cuando el quimo acido contacta con la bilis, la que transforma en una emulsión estable los ácidos grasos y sobre esta emulsión actúa la lipasa pancreática. Las sales biliares forman micelas que facilitan la absorción de lípidos. La absorción es a nivel del duodeno y yeyuno. Dentro de las células, los ácidos grasos se unen al colesterol y proteínas para formar los quilo micrones, estos son absorbidos a la circulación linfática y de ahí a la venosa. Agua y Electrolitos: el agua es absorbida mayormente en el yeyuno y duodeno, luego en el ileon y después en el colon. El transporte es a través de canales acuosos o poros en las membranas celulares. Los electrolitos y determinadas sustancias pueden ser transportados por Carriers o sistema de transporte de membrana. Los gradientes electroquímicos y la presión osmótica impulsan el transporte. Vitaminas: la absorción de las vitaminas hidrosolubles es más rápida que las liposolubles, las que dependen de enzimas pancreáticas y de la secreción biliar. Minerales: El calcio es transportado a través de un mecanismo de transporte activo principalmente en la parte superior del intestino delgado. El Hierro debe estar en estado ferroso para ser absorbido y esta ocurre en la parte superior del intestino delgado.

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Cuando el jugo digestivo ha degradado los nutrientes a unidades simples, estas son absorbidas por las células del intestino delgado. Para cumplir con esta tarea, su superficie interior está comprimida, formando cientos de pliegues llamados vellosidades y revestido por millones de prominencias, denominadas microvellosidades intestinales, En cuanto a los mecanismos que son utilizados para la absorción, se puede decir que son variados, sin embargo, se pueden resumir en mecanismos pasivos (no gastan energía) y en activos (gastan energía). El agua utiliza el mecanismo de difusión facilitada, a través de aquaporinas y las sales minerales dependiendo de cual se trate, ocupan un mecanismo pasivo o activo, en general se acepta que el sodio utiliza un transportador que requiere ATP, en todo caso, para las sales minerales, el tipo de transporte depende en cierta forma del tipo de solución que se encuentre en el lumen del intestino delgado, es decir, si es isotónica, hipotónica o hipertónica, frente a soluciones hipertónicas más que absorción, el intestino comienza a secretar sustancias, lo que nos lleva a una diarrea osmótica, este es el caso típico de la intolerancia a la lactosa o a las proteínas del trigo (gluten) que genera la enfermedad celíaca. Por otra parte, los derivados de la digestión de proteínas se absorben mayoritariamente como péptidos (tripéptidos y dipéptidos), los aminoácidos, al menos los que poseen carga, utilizan un mecanismo de cotransporte acoplado al ion sodio (transporte activo secundario), al igual que la glucosa. Los aminoácidos que no poseen carga utilizan difusión simple. Respecto a la glucosa, lo hace acoplada al sodio (cotransporte, un tipo de transporte activo secundario), la fructosa y la lactosa utilizan

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PREUNIVERSITARIO POPULAR FRAGMENTOS COMUNES CIENCIAS: BIOLOGÍA difusión facilitada. Ácidos grasos de cadena larga (más de 12 carbonos) y glicerol se combinan con sales biliares para formar complejos solubles llamados micelas, que sirven como depósitos. A medida que estos productos de la digestión de las grasas son absorbidos por difusión son repuestos de inmediato por moléculas de micelas. Una vez que los ácidos grasos y el glicerol entran a la célula epitelial del revestimiento intestinal, se unen, formando nuevamente triglicéridos que son empacados en forma de quilomicrones con colesterol y fosfolípidos. Alrededor del 90% de la grasa es absorbida por este proceso. Los ácidos grasos de cadena corta son absorbidos por difusión directamente a la sangre pasando al hígado por la vena porta-hepática. En resumen, la absorción queda dividida en: Sustancias hidrosolubles: aminoácidos, ácidos grasos de cadena corta (menos de 8 carbonos), agua, monosacáridos y minerales, que entran en el interior de la vellosidad intestinal a la vena sanguínea que posteriormente formará parte del sistema porta-hepático. Sustancias liposolubles: ácidos grasos de cadena larga, monoglicéridos, vitaminas liposolubles y colesterol que ingresan al quilífero central, no sin antes reestructurar los quilomicrones (lipoproteína), una vez formados se dirigen a la vena linfática (quilífero) que conecta finalmente con el sistema venoso sanguíneo.

Figura 7: Resumen esquemático de la digestión de las grasas y posterior absorción.

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PREUNIVERSITARIO POPULAR FRAGMENTOS COMUNES CIENCIAS: BIOLOGÍA En resumen, la absorción queda dividida en:  sustancias hidrosolubles: aminoácidos, ácidos grasos de cadena corta (menos de 8 carbonos), agua, monosacáridos y minerales, que entran en el interior de la vellosidad intestinal a la vena sanguínea que posteriormente formará parte del sistema porta-hepático.  sustancias liposolubles: ácidos grasos de cadena larga, monoglicéridos, vitaminas liposolubles y colesterol que ingresan al quilífero central, no sin antes reestructurar los quilomicrones (lipoproteína), una vez formados se dirigen a la vena linfática (quilífero) que conecta finalmente con el sistema venoso sanguíneo.

Intestino grueso. Anatómicamente se encuentra dividido en ciego, colon, recto y ano. El intestino grueso no secreta enzimas digestivas. La principal función de este segmento es la de absorber el agua de las materias sin digerir, por lo que se absorbe sólo el agua que no alcanzó a absorberse a nivel del intestino delgado. La absorción de agua contribuye a aumentar la consistencia del contenido intestinal hasta que éste adquiera el estado semisólido característico de las sustancias que pasan desde el intestino delgado al grueso. La defecación o vaciamiento del intestino grueso es un acto reflejo cuyo estímulo desencadenante es la distensión de las paredes del recto por acumulación de materias fecales. Cuando este reflejo se presenta, aparecen ondas peristálticas en el colon terminal y recto, que relajan el esfínter anal interno. Si el esfínter anal externo es relajado voluntariamente, se produce la defecación. Las materias fecales o heces contienen agua, alimentos no digeridos, ciertas sustancias excretadas por el organismo y una gran cantidad de bacterias muertas. Estas bacterias también sintetizan algunas vitaminas del complejo B y vitamina K, que luego son absorbidas por el intestino grueso.

Figura 8: Anatomía del intestino grueso.

Finalmente, durante el día ingresa al tubo un volumen muy grande de sólidos y líquidos. El origen de este material en tránsito es la alimentación y también las secreciones digestivas. La regulación del tránsito depende de factores tanto nerviosos como hormonales.

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4. ENZIMAS DIGESTIVAS Al ingerir los alimentos, estos sufren profundas transformaciones metabólicas desde su ingreso hasta su incorporación a nuestras células. El proceso de digestión se inicia en la boca, donde comienza su trabajo. El proceso digestivo es gradual y secuencial, por ello se requiere de muchas enzimas que van a ir actuando concertadamente. Existen enzimas para cada compuesto químico, por lo que son altamente específicas. El siguiente esquema ejemplifica la acción enzimática.

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PREUNIVERSITARIO POPULAR FRAGMENTOS COMUNES CIENCIAS: BIOLOGÍA Tabla 2: Fuentes y funciones de las enzimas.

5. PRINCIPALES PATOLOGIAS DEL SISTEMA DIGESTIVO Cálculos biliares o colelitiasis, su incidencia aumenta con la edad y existen dos tipos de cálculos: de bilirrubinato de calcio y de colesterol, el más común es el de colesterol. 

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Gastritis: Inflamación de la mucosa del estómago, causada por sustancias irritantes presentes en la comida o situaciones de estrés, como consecuencia las personas padecen dolores abdominales, otros factores pueden ser infecciones virales, bacterianas, desnutrición, ingesta de alcohol, ingesta de medicamentos. Úlcera: La ulceración gástrica y duodenal en la especie humana se relaciona de manera principal con una pérdida de continuidad de la barrera que evita en condiciones normales la irritación y la autodigestión de la mucosa por las secreciones gástricas. La infección con una bacteria, Helicobacter pylori, rompe esta barrera. Igual sucede con la aspirina y otros fármacos antiinflamatorios no esteroidales, que se usan mucho para combatir el dolor y tratar la artritis. Una tercera causa de ulceración es la secreción excesiva y prolongada de ácido. Colitis: Inflamación del intestino grueso. La persona sufre ataques de diarrea y dolores abdominales. Puede ser consecuencia de estrés emocional.

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Síndrome colon irritable (colon espástico): Se caracteriza por síntomas tales como: dolor abdominal, estreñimiento y diarrea. Consiste en una irritación de la mucosa del colon. Se asocia frecuentemente a estados de estrés y ansiedad. Cáncer: es una de las patologías más temibles y severas que puede atacar al sistema digestivo, ya que a partir de estas regiones se puede propagar a diferentes órganos del cuerpo (metástasis). Las causas que provocan el cáncer son variadas, y sin dejar de considerar la predisposición genética, la dieta tiene un rol importante que jugar, incluso hay numerosos estudios epidemiológicos que relacionan tipo de dieta, con cáncer gástrico, de colon o de recto. En general dietas pobres en agua, frutas, verduras, y abundantes en grasas saturadas, en carnes rojas, en carbohidratos procesados, en aliños y condimentos, son el punto de partida para esta enfermedad.

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