La digestión fototrópica extracelular es un proceso en el que los saprobiontes se alimentan secretando enzimas a través de la membrana celular hacia los alimentos. Las enzimas catalizan la digestión del alimento en moléculas lo suficientemente pequeñas como para ser absorbidas por difusión pasiva, transporte, osmotrofia o fagocitosis . Dado que la digestión ocurre fuera de la célula, se dice que es extracelular. Tiene lugar en la luz del sistema digestivo , en una cavidad gástrica u otro órgano digestivo, o completamente fuera del cuerpo.
El prefijo "extra" significa "fuera de la cosa" e indica que la digestión extracelular debe ocurrir fuera de la célula. Durante la digestión extracelular, los alimentos se descomponen fuera de la célula ya sea mecánicamente o con ácido mediante moléculas especiales llamadas enzimas. Luego, las células cercanas pueden absorber los nutrientes recién descompuestos. Los seres humanos utilizan la digestión extracelular cuando comen. Sus dientes muelen la comida, las enzimas y el ácido del estómago la licúan, y otras enzimas del intestino delgado descomponen la comida en partes que sus células pueden utilizar.
Aunque los hongos no tienen un tracto digestivo como los humanos, todavía utilizan la digestión extracelular. Los hongos y otros descomponedores utilizan nutrientes derivados de la descomposición del sustrato en el que crecen. Otro ejemplo de digestión extracelular que se utiliza está en la hidra o anémona de mar . Una gran cavidad, llamada cavidad gastrovascular , llena el centro del animal, con una abertura para la comida y los desechos. Cuando una presa desprevenida nada en la abertura, las células urticantes paralizan a la presa. La hidra usa sus tentáculos para empujar a la presa más adentro de la cavidad, donde se secretan enzimas para descomponer la comida. Una vez que la comida se descompone extracelularmente en nutrientes, las células de la hidra pueden absorberla para obtener energía. [1]
La digestión extracelular es una forma de digestión que se encuentra en todos los anélidos , crustáceos , artrópodos , líquenes y cordados saprobiónicos , incluidos los vertebrados . [2] [3] [4]
En hongos
Los hongos son organismos heterótrofos . La nutrición heterotrófica significa que los hongos utilizan fuentes extracelulares de energía orgánica, material orgánico o materia orgánica, para su mantenimiento, crecimiento y reproducción. La energía se deriva de la ruptura del enlace químico entre el carbono y el carbono u otros componentes de compuestos como un ion fosfato . Las fuentes extracelulares de energía pueden ser azúcares simples , polipéptidos o carbohidratos más complejos .
Los hongos solo pueden absorber pequeñas moléculas a través de sus paredes. Para que los hongos obtengan sus necesidades energéticas, encuentran y absorben moléculas orgánicas adecuadas a sus necesidades, ya sea inmediatamente o después de alguna forma de disminución de enzimas fuera del talo . Luego, las moléculas pequeñas se absorben, se usan directamente o se reconstituyen (transforman) en moléculas orgánicas dentro de la célula.
Cuando se ve una hoja esqueletizada en la hojarasca, es porque quedan materiales recalcitrantes y la digestión continúa. Los hongos que utilizan una variedad de fuentes de energía generalmente absorben los compuestos más simples primero, luego los más complejos. Por ejemplo, la formación de celulosa es reprimida por altas concentraciones de glucosa en el citoplasma . Al agotarse las fuentes primarias de glucosa , se liberan enzimas para degradar moléculas más complejas, como la celulosa y el almidón . Por lo tanto, los azúcares solubles y los aminoácidos se eliminan primero de una hoja liberada de un árbol. Luego, el almidón se descompone y se absorbe. Posteriormente, se digieren pectina y celulosa. Finalmente, las ceras se degradan y la lignina se oxida . El escalonamiento de la adquisición de energía da como resultado la utilización eficiente de la energía disponible. [5]
Detección de enzimas digestivas en hongos
La regulación de la adquisición de nutrientes parece estar controlada por fenómenos generales. Solo un pequeño grupo de enzimas, principalmente hidrolasas , puede detectarse en el filtrado de cultivo de hongos bien alimentados. Esto sugiere que los inductores específicos controlan la fabricación y liberación de enzimas para su degradación. El carbohidrato complejo más común disponible en el medio ambiente es la celulosa. En ausencia de glucosa, la detección de celulosa, por ejemplo, induce la expresión de celulosas. Como consecuencia, los hongos se dirigen específicamente a la descomposición de la celulosa en su entorno y no desperdician energía en la formación innecesaria de enzimas para la degradación de moléculas que pueden no estar presentes. Los hongos tienen un proceso eficiente para ganar energía.
Debido a la gran variedad de posibles fuentes de alimentos, los hongos han desarrollado enzimas adecuadas para los entornos en los que se encuentran habitualmente. La gama de enzimas, aunque amplia en muchas especies, no es suficiente para sobrevivir en todos los entornos. Los hongos requieren otros atributos competitivos para asegurar una supervivencia continua.
Lo opuesto también es cierto. Algunos hongos tienen capacidades metabólicas muy específicas que permiten la ocupación de hábitats específicos, utilizando moléculas que no están disponibles para otros hongos. Además, la utilización de un sustrato común y abundante ha llevado a muchos hongos a desarrollar una gama de enzimas degradativas altamente específicas. Entre los hongos hay especies que son generalistas en sus requerimientos de nutrientes, algunos que tienen requerimientos de nutrientes específicos y muchos que se encuentran en el medio. [6]
Excreción de enzimas digestivas.
Las enzimas se fabrican cerca de la punta de las hifas. Algunos se empaquetan en vesículas asociadas con el Golgi y luego se entregan a la punta de la hifa. El contenido se libera en la punta. Algunas enzimas se excretan activamente a través de la membrana plasmática , donde se difunden o actúan en la pared celular. Tenga en cuenta que las enzimas liberadas por la punta de las hifas requieren un entorno acuoso para su liberación y posterior actividad degradante.
Absorción de productos digeridos
Las moléculas absorbidas a través de la membrana plasmática tienden a ser más pequeñas que 5.000 Da, por lo que solo los azúcares simples, los aminoácidos, los ácidos grasos y otras moléculas pequeñas pueden absorberse después de la digestión. Las moléculas se absorben en solución. En algunos casos, las moléculas son procesadas por enzimas ubicadas dentro de la pared celular. Por ejemplo, los inversores de sacarosa se han localizado en las paredes de las levaduras. La glucosa parece ser el azúcar preferido por la mayoría de los hongos. La absorción de otros azúcares se reprime cuando hay glucosa disponible. De manera similar, el amonio , la glutamina y la asparagina regulan la absorción de compuestos nitrogenados y la cisteína de compuestos azufrados. [7]
Digestión articular intracelular y extracelular en cnidarios
Digestión articular intracelular y extracelular En la hidra y otros cnidarios , la comida es atrapada por los tentáculos y se ingiere por la boca hacia la única gran cavidad digestiva, la cavidad gastrovascular . Las enzimas se secretan desde las células que bordean esta cavidad y se vierten sobre el alimento para la digestión extracelular. Las pequeñas partículas del alimento parcialmente digerido se sumergen en las vacuolas de las células digestivas para la digestión intracelular . Cualquier alimento no digerido y no absorbido finalmente se tira por la boca. [8]
Los sistemas digestivos invertidos son bolsas y tubos.
Los organismos unicelulares y las esponjas digieren su alimento de forma intracelular. Otros organismos multicelulares digieren sus alimentos extracelularmente, dentro de una cavidad digestiva. En este caso, las enzimas digestivas se liberan en una cavidad que es continua con el ambiente externo del animal. En los cnidarios y en los gusanos planos como los planarios , la cavidad digestiva, llamada cavidad gastrovascular, tiene una sola abertura que sirve como boca y ano. No existe una especialización dentro de este tipo de sistema digestivo porque cada célula está expuesta a todas las etapas de la digestión de los alimentos.
La especialización ocurre cuando el tracto digestivo o el tubo digestivo tiene una boca y un ano separados, de modo que el transporte de alimentos es unidireccional. El tracto digestivo más primitivo se ve en los nematodos (phylum Nematode), donde es simplemente un intestino tubular revestido por una membrana epitelial . Las lombrices de tierra (phylum Annelids) tienen un tracto digestivo especializado en diferentes regiones para la ingestión, almacenamiento, fragmentación, digestión y absorción de alimentos. Todos los grupos de animales más complejos, incluidos todos los vertebrados, muestran especializaciones similares.
Los alimentos ingeridos pueden almacenarse en una región especializada del tracto digestivo o someterse a fragmentación física. Esta fragmentación puede ocurrir por la acción masticatoria de los dientes (en la boca de muchos vertebrados) o por la acción de trituración de los guijarros (en la molleja de las lombrices de tierra y los pájaros). Entonces ocurre la digestión química, descomponiendo las moléculas alimenticias más grandes de polisacáridos y disacáridos , grasas y proteínas en sus subunidades más pequeñas.
La digestión química implica reacciones de hidrólisis que liberan las moléculas subunitarias , principalmente monosacáridos , aminoácidos y ácidos grasos, de los alimentos. Estos productos de la digestión química pasan a través del revestimiento epitelial del intestino hacia la sangre, en un proceso conocido como absorción. Cualquier molécula del alimento que no se absorba no puede ser utilizada por el animal. Estos productos de desecho se excretan o defecan por el ano. [9]
Digestión extracelular en otros animales
Anélidos
El intestino del echiuran es largo y muy enrevesado, y no hay intestino en los adultos pogonóforos . Entre otros anélidos, el intestino es lineal y no segmentado, con una boca que se abre en el peristomio y un ano en el extremo posterior del animal ( pygidium ). Los cilios y / o contracciones musculares mueven la comida a través del intestino . La digestión es principalmente extracelular, aunque algunas especies también muestran un componente intracelular. [10]
Artrópodos
El sistema digestivo de los artrópodos se puede dividir en tres áreas: el intestino anterior, el intestino medio y el intestino posterior. Todas las especies de vida libre exhiben una boca y un ano distintos y separados, y en todas las especies, el alimento debe moverse a través del tracto digestivo por la actividad muscular en lugar de la actividad de los cilios , ya que la luz del intestino anterior y posterior está revestida con cutícula . La digestión es generalmente extracelular. Los nutrientes se distribuyen a los tejidos a través del sistema hemal. [11]
Moluscos
La mayoría de los moluscos tienen un sistema digestivo completo con una boca y un ano separados. La boca desemboca en un esófago corto que conduce al estómago. Asociadas con el estómago hay una o más glándulas digestivas o ciegos digestivos . Las enzimas digestivas se secretan en la luz de estas glándulas. La digestión extracelular adicional tiene lugar en el estómago. En los cefalópodos , la digestión es completamente extracelular. En la mayoría de los demás moluscos, las etapas terminales de la digestión se completan intracelularmente, dentro del tejido de las glándulas digestivas. Los nutrientes absorbidos ingresan al sistema circulatorio para su distribución por todo el cuerpo o se almacenan en las glándulas digestivas para su uso posterior. Los desechos no digeridos pasan a través del intestino y salen por el ano. Otros aspectos de la recolección y procesamiento de alimentos ya se han discutido cuando fue apropiado para cada grupo. [12]
Humanos
Los componentes iniciales del tracto gastrointestinal son la boca y la faringe , que es el conducto común de las cavidades oral y nasal. La faringe conduce al esófago , un tubo muscular que lleva los alimentos al estómago , donde se produce una digestión preliminar; aquí, la digestión es extracelular .
Desde el estómago, la comida pasa al intestino delgado , donde una batería de enzimas digestivas continúa el proceso digestivo. Los productos de la digestión se absorben a través de la pared del intestino hacia el torrente sanguíneo . Lo que queda se vacía en el intestino grueso , donde se absorbe parte del agua y los minerales restantes; aquí la digestión es intracelular. [13]
Ver también
- Nutrición saprotrófica
Referencias
- ^ Morris, James (2013). Cómo funciona la vida . Nueva York: Macmillan.
- ↑ Advanced Biology Principles, p296, fig 14.16 — Diagrama que detalla la reabsorción de sustratos dentro de la hifa.
- ^ Principios de biología avanzada, p. 296: establece el propósito de los saprótrofos y su nutrición interna, así como los dos tipos principales de hongos a los que se hace referencia con mayor frecuencia, y describe visualmente el proceso de nutrición saprotrófica a través de un diagrama de hifas, refiriéndose al Rhizobium en pan integral húmedo y rancio o fruta podrida.
- ^ Clegg, CJ; Mackean, DG (2006). Biología avanzada: principios y aplicaciones, 2ª ed. Publicación de Hodder
- ^ Ingold, CT; Hudson, Harry J. (1993). La biología de los hongos . Londres: Chapman & Hall. ISBN 978-0412490408.
- ^ Jennings, DH (marzo de 1995). La fisiología de la nutrición fúngica . Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 9780521038164.
- ^ Dix, Neville J; Webster, John (1995). Ecología de hongos . Londres: Chapman & Hall. pag. 278 . ISBN 978-94-010-4299-4.
- ^ B. Reece, Jane. Campbell Biology (9ª ed.). Estados Unidos: Wolher and Creck Company. pag. 276.
- ^ Susan, cantante (2009). Biología (novena ed.). Universidad de Harvard: Biblioteca de catalogación de congresos. pag. 92.
- ^ Pechenik, Jan (1976). Biología de los invertebrados (4ª ed.). Universidad de Tufs: McGraw-Hill. pag. 305.
- ^ Susan, cantante (2009). Biología (novena ed.). Universidad de Harvard: Biblioteca de catalogación de congresos. pag. 374.
- ^ Pechenik, Jan (1976). Biología de los invertebrados (4ª ed.). Universidad de Tufs: McGraw-Hill. pag. 257.
- ^ Susan, cantante (2009). Biología (novena ed.). Universidad de Harvard: Biblioteca de catalogación de congresos. pag. 989.