Fisiologia animal comparada: Digestão

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Digestão
A fisiologia digestória está relacionada a todos os tecidos que contribuem para a quebra física e química dos alimentos: o sistema sensorial utilizado para localizar os alimentos, as estruturas físicas que mecanicamente quebram os alimentos de forma que eles possam ser transportador e metabolizados em outras moléculas. 
A absorção de nutrientes (assimilação) é iniciada quando a maquinaria sensorial localiza o alimento. Uma vez adquirido, o alimento é quebrado. Assim, os animais usam processos químicos pra converterem grandes itens alimentares em macromoléculas e pequenas moléculas. 
Fluxo de água em uma forma organizada através de uma esponja siconoide
Uma proporção significante deste fluxo de água que entra nas câmaras flageladas resulta na redução da pressão hidrostática no ósculo em virtude do efeito Bernoulli, produzido pela corrente de água transversa que fluem sobre o ósculo em alta velocidade. 
Moluscos Lamelibrânquios 
Ingestão ciliar de alimentos. A água entra pelo sifão inalante, passando pela superfície das brânquias e sai pelo sifão exalante. As partículas de alimento são conduzidas pelos cílios e passam embaixo das brânquias. As partículas alimentares são transferidas para a boca pelos cílios, enquanto que a areia e outros materiais não digeríveis são eliminados pelo sifão exalante. 
Entretanto, a evolução convergente levou a baleia negra e o flamingo ao mecanismo alimentar de filtração. A barbatana na boca da baleia e a franja ao longo do bico do flamingo agem como peneira. Dessa forma, conforme estes animais passam a estrutura pela água, a água sai e as partículas de alimento ficam retidas. 
Hidra
Possui tentáculos com nematocistos espinhosos pendendo de sua boca. Assim, pequenas presas, como zooplâncton, são capturadas, paralisados e transferidos para a boca para serem ingeridos. 
Insetos
- Os insetos que possuem peças bucais sugadoras possuem uma probóscide. Nas peças bucais, há canais separados que conduzem o sangue até a boca (canal superior) e a saliva para o corte ou lesão (canal inferior). 
- A mariposa, também possui peças bucais sugadoras, entretanto, a mesma fica enrolada no período entre as refeições. 
Artrópodes 
Os membros anteriores dos artrópodes podem ser modificados para capturar a presa e imobilizá-la enquanto que as peças bucais retiram pequenos pedaços para serem engolidos. Um exemplo é a lagosta, a qual possui quela modificada para cortar e uma modificada para segurar.
Serpentes
Possuem dentes modificados (presas), que são usadas para injetar o veneno no animal capturado. Na posição de ataque, as mandíbulas apresentam grande abertura e as presas são estendidas. 
Mamíferos
A dentição dos mamíferos é especializada para o tipo de alimento. Por exemplo, o leão africano possui dentes carniceiros (atrás dos caninos) modificados para romper ossos e tendões. Já o castor possui os incisivos modificados para roer a madeira. O esquilo também possui os incisivos modificados para roer. O boi possui numerosos dentes molares para moer o alimento. 
Aves
- Os bicos das aves são adaptados para os diferentes hábitos alimentares. Bicos para quebrar sementes (tendilhão) são curtos e fortes. 
- Aves que pegam insetos em voo (poorwill) têm bicos com ampla abertura, auxiliando na captura dos insetos por penas semelhantes a pelos em torno da boca. 
- Aves predadoras (falcão) têm bicos cuja forma permite cortar a carne da presa. 
- Aves que sondam buracos a procura de minhocas e outros invertebrados (snipe) tem um bico longo. 
- Aves que forrageiam sob a água (pato) muitas vezes têm bicos amplos permitindo que a água seja recolhida ao seu conteúdo peneirado.
Sistema Digestório
O sistema digestório pode ser funcionalmente classificado de acordo com o tipo de reator químico que ele forma.
 
- Reator de porção: Recebem um pulso de precursores e, após um tempo, converte-os em produto. Este processo assemelha-se ao intestino de duas vias usado pelos cnidários, que engolfa e digere partículas de alimento na cavidade gastrovascular, e então, expele o material não digerido. 
- Reator de fluxo contínuo em tanque de mistura: Recebem uma constante infusão de precursores e geram uma corrente constante de produtos. Câmaras de fermentação de alguns animais, como os cecos das aves ou o rúmen das vacas são exemplos de reator de mistura. A qualidade do alimento influencia acentuadamente o tempo requerido para digestão em um reator de fluxo contínuo.
- Reator plug-flow: Um bolo alimentar de precursores inicia em uma extremidade de um reator em forma de tubo e move-se através do tubo para outras extremidades. O intestino da maioria dos animais funciona dessa forma. 
4 processos básicos do sistema respiratório 
Digestão: Hidrólise enzimática dos nutrientes, transformando-os em moléculas capazes de atravessar a parede do trato e serem absorvidas. 
Motilidade: Efeturada pela musculatura dotrato gastrointestinal, fazendo a mistura, trituração e progressão céfalo-caudal. 
Absorção: Passagem de nutrientes do lúmen para a circulação sanguínea e linfática. 
Secreção: Hidrolisam os nutrientes gerando microambientes adequados para digestão. 
O tempo de transito do material ingerido através do canal alimentar de vertebrados varia de acordo com a massa corpórea e a temperatura corpórea.
Sistema Digestório de Invertebrados
- O sistema digestório de invertebrados possui grande modificação, variando de simples a muito complexos.
- O sistema digestório de um molusco gastrópode prosobrânquio possui correntes ciliares e rotração da massa mucosa. 
- Na barata, o proventrículo (moela) contém dentes quitinosos para moer o alimento.
- Em crustáceos, a cutícula do estômago cardíaco pode apresentar cristas ou dentes que agem como estruturas cortantes, quando a câmara funciona como um moinho gástrico. A cutícula da câmara do estômago pilórico apresenta finas cerdas cuticulares que comprimem os materiais que passam por elas durante o trajeto para o trato gastrointestinal médio.
- Nos insetos, o sistema digestório é envolvido por cutícula, a qual é contínua com a cutícula tegumentar.
- Em malacostraca, o moinho gástrico é constituído por ossículos para mastigação e cerdas para reter o alimento antes de sua passagem ao estômago pilórico.
Sistema Digestório de Vertebrados
- Semelhante a um tubo, tem um plano organzacional básico, com elementos comuns como esôfago, estômago, intestino e cólon. 
- Peixe bruna possuem esofago, dois fígados e vesícula biliar.
- Elasmobrânquios possuem fígado bilobado, vesícula biliar, pâncreas e intestino espiralado.
- Peixes teleósteos possuem esôfago, fígado, vesícula biliar, apêndice pilórico e estômago. 
- Anfíbios possuem fígado trilobado, vesícula biliar, esôfago, estômago, paâncreas, intestino delgado e grosso e bexiga.
- Aves possuem esôfago, papo, fígado bilobado, estômago pâncreas e ceco intestinal. 
- Mamíferos possuem esôfago, fígado, vesícula biliar, estômago, pâncreas, intestino delgado e grosso e ceco intestinal.
O estômago digástrico em ruminantes tem múltiplas câmaras para estocar e digerir o alimento. O estômago de ovelha, por exemplo, é formado por quatro câmaras. No rúmen e no retículo, ocorre grande atividade fermentativa. No omaso e obomaso (estômago verdadeiro) ocorre a digestão química. O rúmen não acidificado, no qual ocorre a fermentação, é a primeira câmara do estômago. A porção acidificada do estômago – abomasso – é a última câmara do estômago.
Insetívoro: intestino curto, sem ceco
- Herbívoro não ruminante: estômago simples, ceco bem desenvolvido
- Herbívoro ruminante: estômago com quatro câmaras e rúmen bem desenvolvido; intestinos delgado e grosso longos
- Carnívoro: intestino e cólon curtos, ceco pouco desenvolvido. Não pode ter tubo digestivo longo, pois a carne pode apodrecer
O trato digestório de um fermentador colônico (fermentação ocorre depois do estômago) tem o cólon maior (Ex: cavalo) comparado com um fermentador cecal quetem o ceco maior (Ex: coelho). 
Contrações peristálticas e segmentares do trato gastrointestinal
A contração coordenada do trato gastrointestinal desloca o alimento através de sua luz. A peristalse ocorre como uma onda propagada de contração do músculo circular precedida por relaxamento. Isto produz movimento longitudinal do bolo alimentar. A segmentação ocorre como contrações e relaxamentos alternados primariamente do músculo liso circular. O resultado é a mistura e o revolvimento do conteúdo intestinal. 
O esôfago desemboca no estômago e este se comunica com a primeira porção do intestino, o duodeno. O epitélio é pregueado para aumentar a superfície de absorção. 
O intestino delgado possui camada serosa, submucosa, mucosa e a músculatura (longitudinal e circular). É irrigado por arteríolas e veias. As células de bordadura em escov absorvem a gordura. A área da superfície intestinal é aumentada por criptas. 
O estômago de humanos é relativamente curto contém glândulas gástricas, as quais liberam pepsinogênio e enzimas (invaginações na superfície do órgão). O estômago tem um esfíncter que impede o retorno do alimento (não fecha totalmente). O epitélio é pregueado para aumentar a superfície de absorção. A superfície epitelial do estômago é composta por fossas gástricas, as quais contém quatro tipos de células:
- Células mucosas do colo: secretam muco ácido
- Células parietais: secretam ácido, principalmente HCl
- Células principais: secretam enzimas digestórias
- Células enteroendócrinas: secretam hormônios no sangue em resposta aos conteúdos estomacais
As células parietais secretam ácido clorídrico no lúmen do estômago. A secreção de HCl pelas células parietais gástricas envolve o transporte primário de H+ produzido pela dissociação do H2CO3, formado a partir da água e do CO2-.
A enzima proteolítica pepsina é secretada na forma inativa (pepsinogênio), que é então ativada por HCl. A célula principal (zimogênica) secreta pepsinogênio, ao passo que a célula parietal secreta HCl, como fator intrínseco.
Na camada mucosa gástrica do intestino, há uma barreira muco-bicarbonato. Essa camada de muco é uma barreira física. O HCO3- (bicarbonato) é uma barreira química que neutraliza o ácido na superfície celular. 
Dessa forma, a anatomia do intestino delgado é dominada por especializações que aumentam a superfície de absorção.
As vilosidades e criptas do intestino delgado aumentam a área de absorção. As células tronco nas criptas produzem novas células epiteliais para substituir aquelas que morrem ou são danificadas. 
As microvilosidades intestinais consistem em invaginações da membrana superficial que apresentam feixes de filamento de actina.