Digestión extracelular

La digestión fototrópica extracelular es un proceso en el que los saprobiontes se alimentan secretando enzimas a través de la membrana celular hacia el alimento. Las enzimas catalizan la digestión de los alimentos, es decir, difusión, 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. Durante la digestión extracelular, los alimentos se descomponen fuera de la célula, ya sea mecánicamente o con ácido. por moléculas especiales llamadas enzimas. Luego, las células cercanas pueden absorber los nutrientes recién descompuestos. Los humanos utilizan la digestión extracelular cuando comen. Sus dientes muelen la comida, las enzimas y el ácido del estómago la licuan y enzimas adicionales en el intestino delgado descomponen la comida en partes que sus células pueden utilizar. La digestión extracelular es una forma de digestión que se encuentra en todos los anélidos, crustáceos, artrópodos, líquenes y cordados saprobiontes, incluidos los vertebrados.

En hongos

Los hongos son organismos heterótrofos. La nutrición heterótrofa significa que los hongos utilizan fuentes extracelulares de energía orgánica, materia orgánica 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 el ion fosfato. Las fuentes extracelulares de energía pueden ser azúcares simples, polipéptidos o carbohidratos más complejos.

Los hongos sólo pueden absorber pequeñas moléculas a través de sus paredes. Para que los hongos cubran sus necesidades energéticas, encuentran y absorben moléculas orgánicas apropiadas 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 utilizan 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 primero los compuestos más simples y luego los más complejos. Por ejemplo, la formación de celulosa está reprimida por altas concentraciones de glucosa en el citoplasma. Cuando se agotan las fuentes primarias de glucosa, se liberan enzimas para degradar moléculas más complejas, como la celulosa y el almidón. Así, los azúcares y aminoácidos solubles se eliminan primero de una hoja liberada de un árbol. Luego el almidón se descompone y se absorbe. Posteriormente se digiere la pectina y la 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.

Detección de enzimas digestivas en hongos

La regulación de la adquisición de nutrientes parece estar controlada por fenómenos generales. Sólo un pequeño grupo de enzimas, en su mayoría hidrolasas, puede detectarse en el filtrado de cultivo de hongos bien alimentados. Esto sugiere que 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 degradación 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 enorme variedad de fuentes potenciales de alimento, los hongos han desarrollado enzimas adecuadas para los entornos en los que normalmente se encuentran. La variedad de enzimas, aunque amplia en muchas especies, no es suficiente para la supervivencia en todos los entornos. Los hongos requieren otros atributos competitivos para asegurar una supervivencia continua.

Lo contrario también es cierto. Algunos hongos tienen capacidades metabólicas altamente específicas que les permiten ocupar 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 variedad de enzimas degradativas altamente específicas. Entre los hongos hay especies que son generalistas en sus requerimientos de nutrientes, algunas que tienen requerimientos de nutrientes específicos y muchas que se encuentran en un punto intermedio.

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 las hifas. Los contenidos se publican en la punta. Algunas enzimas se excretan activamente a través de la membrana plasmática, donde difunden o actúan en la pared celular. Tenga en cuenta que las enzimas liberadas desde la punta de la hifa requieren un ambiente acuoso para su liberación y posterior actividad degradativa.

Absorción de productos digeridos

Las moléculas absorbidas a través de la membrana plasmática tienden a ser menores de 5000 Da, por lo que después de la digestión solo se pueden absorber azúcares simples, aminoácidos, ácidos grasos y otras moléculas pequeñas. Las moléculas se absorben en solución. En algunos casos, las moléculas son procesadas por enzimas ubicadas dentro de la pared celular. Por ejemplo, se han localizado inversores de sacarosa en paredes de 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.

Digestión intracelular y extracelular conjunta en cnidarios

En la hidra y otros cnidarios, el alimento es atrapado por los tentáculos y se ingiere a través de la boca hacia una única cavidad digestiva grande, la cavidad gastrovascular. Las enzimas son secretadas por las células que bordean esta cavidad y se vierten sobre los alimentos para la digestión extracelular. Pequeñas partículas de los alimentos parcialmente digeridos son absorbidas por las vacuolas de las células digestivas para la digestión intracelular. Cualquier alimento no digerido y no absorbido finalmente se expulsa de la boca.

Los sistemas digestivos invertidos son bolsas y tubos

Los organismos unicelulares y las esponjas digieren sus alimentos intracelularmente. Otros organismos multicelulares digieren sus alimentos extracelularmente, dentro de una cavidad digestiva. En este caso, las enzimas digestivas se liberan en una cavidad que se continúa con el entorno externo del animal. En los cnidarios y en los platelmintos como las planarias, la cavidad digestiva, llamada cavidad gastrovascular, tiene una sola abertura que sirve como boca y ano. No existe ninguna 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 canal alimentario 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 (filo Nematodo), donde es simplemente un intestino tubular revestido por una membrana epitelial. Las lombrices de tierra (filo Anélidos) cuentan con un tracto digestivo especializado en diferentes regiones para la ingestión, almacenamiento, fragmentación, digestión y absorción de los 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 estar sujetos a fragmentación física. Esta fragmentación puede ocurrir mediante la acción masticatoria de los dientes (en la boca de muchos vertebrados) o la acción trituradora de los guijarros (en la molleja de las lombrices y las aves). Luego se produce la digestión química, descomponiendo las moléculas más grandes de polisacáridos y disacáridos, grasas y proteínas de los alimentos en sus subunidades más pequeñas.

La digestión química implica reacciones de hidrólisis que liberan las subunidades moleculares (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. El animal no puede utilizar las moléculas del alimento que no se absorban. Estos productos de desecho se excretan o defecan por el ano.

Digestión extracelular en otros animales

Anélidos

El intestino del echiurano es largo y muy complicado, y no hay intestino en los adultos del pogonóforo. Entre otros anélidos, el intestino es lineal y no segmentado, con una boca que se abre en el peristomio y un ano que se abre en el extremo posterior del animal (pigidio). Los alimentos se mueven a través del intestino mediante cilios y/o contracciones musculares. La digestión es principalmente extracelular, aunque algunas especies también muestran un componente intracelular.

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, los alimentos deben moverse a través del tracto digestivo mediante actividad muscular en lugar de actividad de los cilios, ya que la luz del intestino anterior y posterior está revestida por cutícula. La digestión es generalmente extracelular. Los nutrientes se distribuyen a los tejidos a través del sistema hemal.

Moluscos

La mayoría de los moluscos tienen un sistema digestivo completo con boca y ano separados. La boca conduce a un esófago corto que desemboca en el 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 enteramente 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. Ya se han discutido otros aspectos de la recolección y procesamiento de alimentos cuando correspondía a cada grupo.

Humanos

Los componentes iniciales del tracto gastrointestinal son la boca y la faringe, que es el paso 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, los alimentos pasan 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.