Los seres vivos realizan un constante intercambio de materia y energía con el medio, y los animales en particular, utilizan mucha energía para nutrirse. Por este motivo, es importante dedicar un post a aclarar los conceptos como alimentos, nutrientes, digestión, macronutrientes, micronutrientes…
Esto depende mucho de la complejidad estructural y de la entropía, de la capacidad de realizar trabajo (W) tanto químico, como mecánico, eléctrico y osmótico. Además, los seres vivos constantemente tienden a vencer la tendencia natural de ir cada vez hacia estructuras más sencillas utilizando energía en el proceso. Por tanto, los seres vivos son un sistema y estructura que tiene la capacidad de mantener y realizar trabajo gracias al aporte de energía.
Conceptos: alimentos, nutrientes y digestión
Los alimentos son sustancias que contienen una mezcla de nutrientes y otros elementos que no los seres vivos no son capaces de utilizar.
Pero… ¿qué es un nutriente? Un nutriente es el compuesto que aporta materia y energía. Aquellos compuestos que no se pueden asimilar no se consideran nutrientes para el ser vivo que no lo puede procesar.
¿Qué es la digestión? La digestión es el proceso que transforma el alimento en nutrientes, y los nutrientes en moléculas más sencillas para ser asimiladas por el organismo. En la digestión siempre ocurre una hidrólisis ya sea básica o ácida ya que existe una rotura de enlaces para aportar energía.
La hidrólisis digestiva es selectiva, sólo rompe los enlaces de baja energía reservando los enlaces de alta energía para los procesos respiratorios.
Los nutrientes
Los nutrientes se clasifican en macronutrientes y micronutrientes.
Los macronutrientes se utilizan en un alto porcentaje y se clasifican en:
- Hidratos de carbono: se usan en un 55-60%
- Grasas o lípidos: se utilizan en un 30%
- Proteínas: se utilizan en torno al 10-15%
Los micronutrientes se utilizan en un porcentaje muy bajo, menor del 1%. Son las sales minerales y las vitaminas.
Hidratos de carbono
Dentro de los macronutrientes es el grupo que más se usa. Los hidratos de carbono es el grupo más homogéneo y se compone por azúcares sencillos y complejos. El más importante de todos los hidratos de carbono es la glucosa, fundamental para el desarrollo de las funciones vitales de los animales. La glucosa es un monosacárido pero también son muy importantes los polisacáridos como son el almidón y la celulosa en las plantas y el glucógeno en los animales. El glucógeno funciona como hidrato de carbono de reserva energética a corto plazo en animales.
Dentro de las rutas metabólicas, es muy importante la ruta de los carbohidratos: en el citoplasma de las células la glucosa se transforma mediante glucólisis en piruvato. El piruvato puede seguir dos rutas metabólicas diferentes: la ruta anaerobia o del lactato o la ruta aeróbica o ciclo PEP (ciclo del fosfoenolpiruvato).
Los hidratos de carbono aportan 4 kcal/gramo.Se acepta que el requerimiento en la dieta es del 50-60% de hidratos de carbono del total de calorías necesarias para funcionar correctamente.
[box type=»info» align=»» class=»» width=»»]Una caloría es la cantidad de energía necesaria para llevar un gramo de agua de 14,5ºC a 15,5ºC. Un julio es el trabajo realizado en el desplazamiento de un Newton, un metro. Kilocaloría y Caloría se consideran sinónimos siendo equivalente a 4,18 julios.[/box]
Grasas
Las grasas son un grupo mucho más heterogéneo donde las más importantes son los ácidos grasos (saturados e insaturados) entre los que destacan los triglicéridos, los fosfolípidos y los esteroles donde se encuentra el colesterol. Funcionan como un mecanismo de reserva de energía a largo plazo porque son muy complejos, y no retienen agua.
Los triglicéridos siguen la ruta lipídica donde una parte se convierte en glicerol y otra parten en ácidos grasos que se transforman en acetilCoA y de ahí pasa al ciclo del fosfoenolpiruvato para ser utilizados en la respiración mitocondrial.
Su aporte energético es de 9,4 Kcal/gramo consumido y se considera que la dieta tiene que contar con 30% aproximadamente de grasas.
Proteínas
Las proteínas no se utilizan como fuente de energía salvo en casos muy excepcionales. Están formadas por aminoácidos y cuenta con una ruta metabólica de degradación. La ruta de las proteínas pasa por una desaminación donde la parte formada por nitrógeno se transforma en NH3 y se expulsa en la orina. La parte carboxílica se utiliza en el fosfoenolpiruvato.
La mayor parte de las proteínas ingeridas se utilizan para reponer estructuras y no para la obtención de energía. Sin embargo, si se utilizan como fuente energética aportan 4,2 Kcal/gramo. El requerimiento para la dieta es del 10-15%
Micronutrientes
Los micronutrientes son las vitaminas y minerales. En la dieta se ingieren sales como sulfato de calcio, carbonato cálcico, etc. y vitaminas que son muy importantes y sólo se puede ingerir mediante la dieta. Los animales no tienen capacidad de sintetizar las vitaminas necesarias.
Balance energético
Los requerimientos aquí señalados dependen mucho de la edad, el sexo, la talla, peso, actividad física… por eso se habla de balance energético.
El balance energético es la relación entre los requerimientos energéticos del organismo y la ingesta de alimentos. Un balance energético positivo indica que se aumenta más ingesta de la que se necesita (se aumenta de peso) mientras que un balance negativo nos indica que la ingesta es insuficiente y se produce pérdida de peso.
Estrategias alimentarias
Los animales utilizan diferentes estrategias alimentarias para obtener los nutrientes de los alimentos. A continuación las veremos de menor a mayor complejidad.
Absorción
Es la absorción directa del alimento a través de la pared del animal, tegumento o membrana. Es utilizada por protozoos, endoparásitos (por ejemplo del intestino y del tejido de otros animales)… Los mecanismos que utilizan son:
- transporte
- endocitosis: que puede ser pinocitosis para partículas de pequeño tamaño y fagocitosis para partículas de gran tamaño
Filtración
Esta estrategia es muy utilizada en el medio acuático por organismos como las esponjas, lamelibranquios.. pero también por ballenas, pelícanos…
En el caso concreto de las ballenas, se alimentan gracias a que tienen unas barbas de quitina que cuelgan desde la mandíbula superior. Cuando abre la boca la llena de agua y ésta es filtrada por las barbas alimentándose del plancton que queda fijado en las barbas.
En el caso del flamenco, también tiene unos filamentos que cuelgan del pico superior. Después de llenar el pico, lo vacía y se filtra el agua.
Succión
Esta estrategia es muy utilizada por platelmintos, insectos,… Entre los insectos hay verdaderos estiletes que suelen contar con una probóscide compleja. Hay insectos que succionan savia y otros que succionan sangre o linfa. La probóscide de los insectos suele tener dos canales: uno por donde circula la saliva y otro por donde circula el alimento. En la saliva existen enzimas anticoagulantes y agentes hidrolíticos que ayudan a la succión por el canal del alimento.
Otros casos son las sanguijuelas que son parásitos que tienen en su saliva sustancias que facilitan este proceso. Los animales que se comportan como vampiros también tiene sustancias anticoagulantes en su saliva. Producen una incisión en una vena que lamen para alimentarse de la sangre.
Mandíbulas, picos y dentaduras
Las diferentes formas de mandíbulas y picos dependen de la alimentación de cada especie. En general, cuando se habla de dentaduras los vertebrados inferiores suelen tener muchos dientes para desgarrar pero no mastican.
En cambio, las mandíbulas de los vertebrados superiores tienen diferentes dientes con diferentes funciones: incisivos, caninos, premolares, molares. Los molares suelen tener variaciones: los carnívoros tienen una cresta y los trituradores la tienen más rápida.
