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PAUTA.
BIOLOGIA
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Por que dividir em funções vitais?
Todos os seres vivos necessitam realizar suas funções vitais de alguma forma. Até mesmo uma bactéria, unicelular aeróbica, respira, digere e excreta nutrientes, etc. Com tamanhos, complexidades e ambientes tão diferentes, é de se esperar que existam distintas estratégias, adaptadas ao ambiente que vivem. Aqui, vamos conhecer algumas, para que nos lembremos sempre que diversos mecanismos evolutivos estão por trás dessas estruturas e processos metabólicos tão incríveis.
Tipos de alimentação: a dieta dos animais
Em termos gerais, uma dieta adequada deve satisfazer três necessidades nutricionais: energia química para os processos celulares (glicose, por exemplo), constituintes estruturais orgânicos para as macromoléculas (aminoácidos, por exemplo) e nutrientes essenciais (vitaminas e sais minerais, por exemplo). Agora, como cada animal vai satisfazer suas necessidades nutricionais varia muito. Existem animais herbívoros, que se alimentam majoritariamente de plantas; carnívoros, que se alimentam de outros animais; ou onívoros (omni- significa "tudo"), que podem se alimentar de todas as formas de vida, desde algas, até plantas e animais. Importante fazer duas ressalvas: a primeira é que a alimentação pode variar em caso de escassez. Ou seja, por exemplo: é pode ocorrer de um animal herbívoro ingerir alguma fonte de nutriente animal em caso de falta de alimentos. Essa escassez pode ocasionar comportamentos de canibalismo também. A segunda é que quando estamos falando de nutrientes essenciais, algumas relações ecológicas simbióticas podem supri-las, como é o caso de algumas vitaminas do complexo B que são produzidas por bactérias que vivem em simbiose no intestino grosso dos seres humanos. Além disso, o conceito de nutriente essencial varia de animal em animal. Por exemplo: ao passo que a vitamina C é um nutriente essencial para os primatas, incluindo nós, não o é para a muitos dos outros animais.
O Camurça (Rupicapra rupicapra) é um caprino que vive em montanhas, onde há uma escassez de alimentos. Para obter os minerais necessários à dieta eles lambem as rochas.
Processamento dos alimentos: ingestão
Vamos começar pelo começo. A ingestão é o ato de colocar comida pra dentro. Apesar de parecer algo trivial, isso é absolutamente distinto no reino animal, dentre as mais variadas formas de vida. A forma como um morcego ingere alimento não é a mesma que uma baleia jubarte. Vamos explorar algumas estratégias de ingestão, evolutivamente selecionadas de acordo com as formas de vida.
1. Animais filtradores
Os filtradores são aqueles que ingerem o alimento a partir de uma lógica de filtragem, como uma peneira. É uma estratégia majoritariamente desenvolvida por animais que o fazem na água, onde a ideia de filtrar é mais viável, já que existem diversos nutrientes em suspensão no meio aquático. Passe para o lado no slideshow abaixo para ver exemplos de animais filtradores. A baleia Jubarte, por exemplo, realiza filtragem através das "escovas" que têm na boca, que recebem o nome de barbatanas. As barbatanas retêm crustáceos e peixes. No caso do Krill, sua alimentação preferencial são algas, que ele filtra também pelo aparelho bucal.
3. Animais de substrato
Os animais que vivem dentro ou sobre a sua fonte alimentar. No caso dos animais que vivem dentro, chamamo-nos de espécies mineradoras, pois vão construíndo "túneis" conforme vão se alimentando do organismo vivo. No caso dos que vivem "sobre" a fonte alimentar, alimentam de matéria orgânica contida no sedimento, como muitos animais que vivem no bênton (fundo do mar). Temos como um exemplo comum de animal de substrato as larvas de moscas varejeiras, cuja infecção é chamada de Miíase. A mosca deposita seus ovos sobre alguma ferida aberta e as larvas vão comendo o animal vivo, cavando túneis pelo seu corpo. Algo parecido ocorre com a larva-minadora nas plantas.
2. Animais sugadores
Os sugadores são aqueles que extraem alimento líquido sugando-o de um outro organismo vivo. É comum que as pessoas liguem os animais sugadores necessariamente com animais hematófagos, isto é, que se alimentam de sangue. Mas dentre os sugadores também têm animais que sugam seiva do floema das plantas (fitófagos) e aqueles que sugam néctar das flores e, por consequência, a polinizam. Então os sugadores nem sempre estão envolvidos com uma relação ecológica desarmônica como o parasitismo, podendo também estar envolvidos em relações mutualísticas.
4. Animais de ingestão de grandes pedaços
A maioria dos animais, incluindo a nós mesmos, é comedora de grandes pedaços. Para tal, muitas vezes é necessária a presença de instrumentos de caça, mastigação, presas e venenos poderosos. A exemplo: tentáculos, pinças, garras, caninos venenosos, mandíbulas e dentes que matam a presa ou rasgam pedaços de carne ou vegetação.
Dentro do Reino Metazoa, esse a qual você pertence, há dois grupos que possuem o que chamamos de sistema digestório incompleto: cnidários e platelmintos. Os cnidários (ou celenterados) agrupam animais como as hidras, águas vivas, anêmona e corais. Esse nome, celenterados, significa "intestino oco". Já os platelmintos são figuras super conhecidas, que você provavelmente já viu. São conhecidos como vermes achatados. Representantes desses dois grupos você encontra no SlideShow ao lado. Os cnidários e Platelmintos possuem um único orifício, por onde entra o alimento e depois do processo digestivo ele é dispensado. Vamos ver como um pouco mais de detalhe cada um dos dois grupos?
1 - Os cnidários são formados por duas camadas de células: a epiderme (revestimento externo) e a gastroderme (revestimento interno). Entre as duas, situa-se a mesogléia, uma fina lâmina acelular, gelatinosa, constituída de substâncias secretadas pelas células das duas camadas que a cercam. É como se fosse um sanduíche de geléia. Pão, geleia e pão. Epiderme, mesogléia e gastroderme. Sobre essas três camadas, há alguns tipos de células especializadas, veja:
- Na epiderme, distinguem-se as células epitélio-musculares, as células intersticiais, as células sensitivas e os cnidoblastos (células de defesa, que injetam actinotoxinas no animal que as tocar. É o que "queima" na água viva e nas anêmonas, por exemplo).
- Na mesogleia, existem ramificações de células nervosas bem simples, como uma estrutura sensitiva básica do ambiente que cerca o animal. Essas células se conectam com as células sensitivas e epitélio-musculares da epiderme para gerar movimentos de contração e distensão. Olha esses vídeos incríveis que deixo abaixo, um de anêmonas brigando e outro de uma anêmona usando seus movimentos corporais para fugir de uma estrela-do-mar. A estrutura sensitiva é primordial para perceber os estímulos e comunicar os movimentos para o epitélio muscular.
- Na gastroderme também há células sensitivas, mas também existem células flageladas, intersticiais, glandulares e epitélio-digestivas. As glandulares são as responsáveis por produzir enzimas digestivas que são lançadas na cavidade gastro-intestinal, fazendo um processo de digestão extracelular. O que é isso? Digestão extracelular é o nome que damos pra esse processo onde o organismo lança enzimas digestivas para fora do seu corpo (no caso dos cnidários, para a cavidade gastrovascular) e depois absorve as partículas menores do alimento. Veja nas imagens ao lado como é o processo de digestão nos cnidários. Há uma cavidade gastrovascular que só tem um único orifício (a boca) que é entrada e saída dos alimentos. Uma vez lá dentro, as células glandulares do epitélio gastrodérmico liberam enzimas, que quebram o alimento em partículas menores, que depois são absorvidas! O que não for absorvido, depois, será dispensado pelo mesmo orifício: a boca
Os Sistemas Digestivos Incompletos
O grupo dos platelmintos (vermes achatados), que também possui sistema digestivo incompleto, é marcado pelo início da cefalização no reino animal. Eles já possuem gânglios concentrados em uma região (que já dá pra diferenciar anatomicamente em cabeça). Em relação ao sistema digestivo eciste uma importante diferença entre aqueles platelmintos de vida livre, como o da foto ao lado, e os parasitas, como a Tênia (Taenia solium e Taenia saginata). A tênia, no caso, não possui sistema digestivo por motivos de reversão evolutiva. A reversão evolutiva é um conceito inicialmente proposto por Darwin, no livro A Origem das Espécies, que propõe que uma característica pode voltar a acontecer mesmo tendo sido perdida no curso evolutivo. Eu explico melhor essa questão, com mais detalhes, lá na seção de evolução.
O que ocorre é que, por ter um modo de vida parasitário, a tênia ocorre nos intestinos dos seres humanos (hospedeiros finais do ciclo parasitário), região riquíssima em alimentos quase totalmente digeridos pelas enzimas digestivas humanas. Então, a regressão do sistema digestivo da tênia ocorre por uma adaptação ao modo de vida, pois ela parasita o trato digestivo de outro animal. Ela absorve, através da sua pele, os nutrientes já digeridos pelo hospedeiro. (quer moleza senta no pudim, Tênia). A tênia possui outras especializações ao modo de vida, diferente dos platelmintos de vida livre. Na sua região anterior, já que os platelmintos possuem cefalização, a tênia possui um arco de ganchos e quatro ventosas que auxiliam na fixação dela na parede do seu intestino, como mostra na foto abaixo.
Ah, gente, quando falamos "vida livre" estamos nos referindo a organismos que não são parasitas. Olha essa foto aqui em cima. Os platelmintos de vida livre, conhecidos como planárias, vão ter um único orifício (3), pro onde entram e saem o alimento (em inglês, food) e os resíduos (em inglês, wastes), respectivamente. Além disso, terão um intestino ramificado para todo o corpo (1), para distribuir as fontes alimentares à todas as regiões do corpo.
O sistema digestivo é amplamente dotado de estruturas nervosas. Dessa forma, podemos colocá-lo de forma central, não periférica, como normalmente é dito. Digo isso pois ele abrange entre 100 milhões e 600 milhões de neurônios, um número comparável (ou até maior) do que toda a medula espinhal (parte do Sistema Nervoso Central, SNC). A maior parte dos neurônios é intrínseca, não extrínseca, como é característico do Sistema Nervoso Periférico. O Sistema Digestivo têm, portanto, a característica de uma estrutura neural independente, ou seja, o Sistema Nervoso Entérico (como é chamada a estrutura nervosa ligada às funções digestivas, SNE) controla o seu próprio funcionamento, não sendo dependente dos comandos do Sistema Nervoso Central. Claro que não é livre de influências e comunicação com outras estruturas nervosas do corpo, mas essa compreensão nos ajuda a entender o porquê o nosso sistema digestivo é, muitas vezes, chamado de "segundo cérebro".
Evolutivamente, como pudemos ver, os tratos gastrointestinais especializados começam a surgir no período Pré-Cambriano, em cnidários, o grupo das águas-vivas, anêmonas e corais. Nesses organismos, o Sistema Digestivo é incompleto, sendo a entrada de alimentos e saída de resíduos, ocorrida no mesmo orifício. O Sistema Nervoso nesse grupo é uma rede difusa e simples de nervos, não possuindo uma cefalização (ou seja, concentração de atividades nervosas na região da cabeça). Você não consegue diferenciar onde é a "cabeça" num coral, numa anêmona ou numa água viva. Houve, portanto, um protagonismo cada vez maior no desenvolvimento dos Sistemas Nervosos nos seres vivos, que captam informações do meio para serem processadas no organismo; entretanto, o SNE também se desenvolve e diversifica de forma impressionante, sendo um importante mensageiro do estado interno do organismo para o cérebro. O funcionamento do SNE informa ao cérebro sobre possíveis ameaças à homeostasia do organismo. Por isso, acabam tendo um importante papel nos nossos sentimentos e humor. O SNE, por exemplo, é responsável por produzir 95% da serotonina no corpo, um importante neurotransmissor relacionado à distúrbios no afeto e sua correção. Portanto, ao transmitir informações sobre o estado interno do sistema gastrointestinal, o sistema nervoso entérico influencia diretamente sentimentos de bem-estar ou mal-estar, fazendo com que a gente se aproxime ou afaste de determinados hábitos ou atitudes benéficas ou maléficas para nossa homeostase. O que é homeostase? Eu discuto isso num post lá do Blog.
SNE - Sistema Nervoso Entérico
A importância da mandíbula, boca e dentes
A partir de agora, vamos falar predominantemente de animais vertebrados, tá bem? E é na boca que começa a digestão propriamente dita de alimentos. Muita gente acha que a boca é um mero orifício de entrada de alimentos, mas vamos ver aqui que ela guarda uma complexidade maravilhosa e nuances evolutivas incríveis de observar. Vou ressaltar ponto a ponto, fazendo um panorama geral sobre essa região em diferentes grupos de animais vertebrados
Observe a foto ao lado. Esse é um peixe conhecido como Lampreia, você já deve ter ouvido falar. Não sei se você já viu essa boca bem curiosa que ela tem, que parece (e é) uma espécie de ventosa. Ao contrário do que possa parecer, esses dentes bem afiados não a fazem uma super predadora. Na verdade a lampreia se alimenta principalmente de sangue, sendo, então, um parasita hematófago. O que acontece é que ela se fixa em algum peixe, normalmente maior que ela, com esses dentes bem afiados. Dentro da boca, ela tem uma língua raspadora que faz uma lesão na pele do peixe e são liberadas algumas substâncias anticoagulantes, o que faz com que o hospedeiro não consiga coagular e fechar a ferida aberta pelo parasita. Assim, ela fica continuamente sugando sangue do hospedeiro. Mas o mais importante de tudo aqui, é que se você reparar bem, a lampreia não tem mandíbula. Ela, junto de algumas outras espécies formam um grupo que chamamos de Agnata, que significa "sem mandíbula".
Mas se a ausência de mandíbula é uma característica suficientemente importante para determinar um agrupamento dentro dos animais vertebrados, é claro que vamos aprofundar um pouco para entender essa importância. Olhe os dois vídeos abaixo
Apesar de ambos serem peixes, o tubarão-de-seis-brânquias e o peixe-palhaço são bem diferentes. O vídeo que mostra um pouco da forma de vida do peixe-palhaço demonstra duas utilidades muito interessantes para uma boca articulada: movimentar objetos e realizar um cuidado parental, isto é, um cuidado dos pais (no caso dessa espécie, do pai) pelos filhotes. No caso dos tubarões, o vídeo evidencia uma outra questão ecológica muito importante no que se refere às mandíbulas: a predação. Como uma mandíbula permite abertura e fechamento da boca, isso permite a ingestão de alimentos que um animal sem mandíbula não consegue ingerir. Isso tem uma profunda importância ecológica, pois faz com que animais que possuam tal característica explorem outros nichos com menos competição (ao menos no início).
Sobre a evolução das maxilas, o que sabemos é que surgem a partir de alguns dos ossos que sustentam as guelras, nos peixes. Aí você pode me questionar, com muita razão: "de onde a nossa mandíbula se origina, já que não temos guelras". Os ossos que formam a estrutura das guelras nos peixes são chamados de arcos branquiais e de arcos faríngeos nos mamíferos. Se chama assim pois no nosso grupo, esse conjunto de ossos vai originar a mandíbula, osso hioide e estruturas da faringe.
Os dentes, estruturas exclusivas dos vertebrados, são adaptados ao tipo de alimentação preferencial desses animais. Observe nas fotos ao lado. O cavalo, por exemplo, é um animal herbívoro (só ingere material vegetal). Perceba que seus dentes são achatados, como uma bigorna, para esmagar folhas de plantas, que normalmente são bem fibrosas. Os dentes de animais carnívoros como os crocodilos, serpentes, piranhas e tubarão costumam ser afiados, perfurando e fixando as presas com eficiência. Os dentes do tubarão, inclusive, são serrilhados, para promover uma dilaceração da presa (você puderam ver isso no vídeo ali em cima). No caso das serpentes peçonhentas, os dentes ainda possuem, por dentro, canais de veneno, de modo que quando ela perfura a vítima com os dentes, injeta a toxina no interior do animal, ajudando-a no momento de caça. Esses dentes afiados são chamados na nossa cultura popular de "presas", justamente por ser um indicativo da atividade de predação dos animais que os possuem. A forma de caça de animais que possuem apenas alguns dentes afiados e os outros em formato de bigorna, como os felinos e caninos, os ajuda a serem mais eficientes. Normalmente você vê os leões, lobos, tigres e panteras direcionando os dentes afiados para o pescoço das presas, num comportamento que normalmente resulta na perfuração de um vaso sanguíneo importante da vítima. Em animais onívoros, que podem se alimentar tanto de carne quanto de vegetais, normalmente há uma mistura entre os tipos de dentes mais perfuradores, cortantes e mastigadores. É o caso de muitos primatas (incluindo nós). Claro que o que apresento aqui está com algumas generalizações, mas a forma dos dentes ajudam os paleontólogos a supor o tipo de alimentação que aquele animal possuía, quando eles encontram registros fosseis.
Em todos os casos, os dentes ajudam no processo de digestão mecânica através do processo de trituração do alimento. Assim, fica mais fácil e se economiza mais energia na digestão. Já quando se tratam dos bicos das aves, não podemos mais falar em dentes, pois nenhuma ave os têm. As aves têm modificações nos ossos da mandíbula (parte fixa, superior) e da maxila (parte móvel, inferior), como mostra na foto ao lado. Os bicos têm várias funções, desde a mais óbvia, que é a alimentação, até a mais inesperada como regulação térmica. Pois é. Nos tucanos, por exemplo, o bico é utilizado para controlar a temperatura do corpo do animal. Os bicos, portanto, também são adaptados para o tipo de alimentação da ave, como você pode observar na galeria ao lado.
O sistema digestório é um tubo
Para todos os animais que possuem Sistema Digestório Completo, isto é, possuem boca e anus, "entrada e saída", esse sistema consiste em um tubo. Isso mesmo, um tubo. O seu sistema digestório, assim como o dos cães, baleias e peixes é um tubo. Vamos, a partir de agora, falar mais especificamente do sistema digestivo humano, para dar ênfase em alguns processos e particularidades da nossa espécie.
Quando eu digo que nosso Sistema Digestivo é um tubo, estou dizendo que entre a boca e o ânus, ele é um tubo contínuo que possui algumas regiões especializadas, que são: esôfago (1), estômago (2), intestino delgado (3, 4 e 5) e intestino grosso (6 e 7). O fígado e o pâncreas são glândulas acessórias. A existência de um tubo é absolutamente importante pelo seguinte motivo: qual é,
de fato, a diferença de composição entre o seu corpo e o corpo de uma vaca? Pouca, já que nós e elas, bem como todos os organismos vivos, somos compostos pelo mesmo conjunto de moléculas orgânicas. Todos somos compostos por carboidratos, proteínas, lipídios, etc. E muitos deles, são iguais. Então, como os animais são capazes de digerir o alimento sem digerir suas próprias células e tecidos? Como o nosso corpo conseguiria diferenciar o que é matéria orgânica ingerida e o que é matéria orgânica que constitui nosso próprio corpo? Como evitar uma espécie de autoingestão? Aí que entram esses compartimentos especializados que o nosso corpo possui para reservar o que é alimento digno de digestão. Essa separação é necessária para diferenciar material externo, alimentar, do material interno. Dentro de cada célula isso também existe, como vimos na seção de células.
A digestão começa na boca
Como já dissemos antes, a digestão começa na boca. Não só pela digestão mecânica (maceração do alimento através da mastigação), mas pela secreção de saliva. A saliva é um líquido produzido e secretado pelas glândulas salivares e possui funções importantes, como:
(i) Digestão Química - a saliva contém uma enzima digestiva chamada amilase salivar, que é a responsável por iniciar a quebra de carboidratos, mais especificamente o amido e o glicogênio. Isto é, quando você come uma batata (alimento rico em amido), você começa a quebrar esse amido ainda na boca;
(ii) Proteção mecânica da boca - o muco salivar ajuda a diminuir a abrasão (fricção) dos alimentos na mucosa oral, diminuindo a possibilidade de ferimentos;
(iii) Umidificação do alimento - a comida que você ingeriu, logo após ser engolida, vai percorrer todo o seu tubo digestivo. Em determinadas porções, esse tubo é bem estreito. Assim, quando o bolo alimentar está bem embebido em saliva, bem úmido, isso ajuda no seu deslocamento, pois se torna mais fluido e escorregadio.
(iv) Saúde oral e pH - a saliva atua, quimicamente, como uma substância tamponante. Isso significa que têm a capacidade de, até certo ponto, neutralizar o ambiente ácido que pode se instalar na boca. Normalmente a boca fica ácida como resultado da atuação de bactérias, como as causadoras de cárie e outras doenças orais. Neutralizando o ambiente da boca, a saliva dificulta a proliferação dessas bactérias, contribuindo para a saúde do ambiente interno da boca.
Você imaginava que a saliva tinha tantas funções assim? Pois é, ela é liberada quando vamos nos alimentar, mas pode também ser liberada por outros estímulos nervosos, como a memória, imaginação, emoção, sensação fisiológica de fome ou sentir o cheiro de comida. Quem nunca ficou com água na boca quando estava conversando sobre comida com alguém?
Já a língua, outro importante componente da nossa boca, ajuda a misturar todo o alimento com a saliva, transformando o alimento ingerido num aglomerado de alimento triturado embebido em saliva, que recebe agora o nome de bolo alimentar. Depois, a língua auxilia no processo seguinte: o ato de engolir, já que ajuda a empurrar o bolo alimentar para o fundo da cavidade oral, em direção à faringe.
As glândulas salivares estão localizadas nos arredores da cavidade oral. Podemos ver que a saliva ali produzida é despejada na boca através de pequenos canais, que na imagem estão em verde.
Não é que os bebês produzam mais saliva do que os adultos, é que eles ainda não desenvolveram bem o ato de engolir (deglutição). Então, não engolem a saliva como os adultos, acumulando boa parte na boca. Mas eles podem tudo, titia deixa.
"Come, depois fala", já dizia vovó
Um ode à sabedoria das avós. Elas não falam isso à toa. Veja o vídeo ao lado enquanto acompanha a explicação. Na faringe, algo que é captado pelo nariz ou pela boca pode seguir dois caminhos: traqueia, em direção ao pulmão, ou esôfago, em direção ao estômago. Agora, como garantir que o ar vá para a traqueia e a comida vá para o esôfago? Aí que entra a nossa epiglote. Ela funciona como uma "válvula" para direcionar o alimento e o ar para os lugares corretos. A posição relaxada da epiglote é permitindo a passagem de ar, deixando a traqueia aberta, já que você respira de forma constante. Quando você engole, ela tampa a passagem para a traqueia, fazendo com que o que foi deglutido se direcione para o esôfago. O motivo pelo qual engasgamos quando tentamos falar e comer ao mesmo tempo é simples: para falar, nossa epiglote precisa deixar livre a passagem de ar; para comer, ela precisa tampar essa passagem. Nessa confusão entre falar e comer, alguma comida pode ir parar na traqueia, o que gera uma reação imediata no seu organismo: a de tosse, para expulsar aquele corpo estranho do trato respiratório.
Gosto de definir o estômago da seguinte forma: porção dilatada do tubo digestivo especializada na digestão de proteínas. Essa definição é interessante por que dá a ideia que o tubo é algo contínuo, como já conversamos antes, e também deixa bem claro sobre os processos químicos que ocorrem no estômago. Ele tem um ambiente ácido, acho que todo mundo sabe disso. E essa é justamente a razão pela qual ele é especializado na digestão de proteínas.
Quando falamos em ambiente ácido, estamos falando de pH (potencial hidrogeniônico). No caso , um pH baixo, entre 0 e 7,0. O pH ácido tem por característica uma alta concentração de prótons de hidrogênio (H+). No estômago, o pH fica ácido porque algumas de suas células especializadas liberam ácido clorídrico (HCl), que quando entra em contato com a água, se dissocia em H+ e Cl- (imagem acima). Portanto, se aumentamos a concentração de H+, o pH fica ácido. Pra se ter uma ideia, o pH do estômago é tão ácido (pH=2,0), que é capaz de dissolver um prego de ferro. Mas cuidado, não coma um prego de ferro, ok? Voltando: o estômago não é ácido 24h por dia. O teu trato digestivo troca informações entre as regiões a todo momento, e uma dessas informações importantes é aquela que o sistema nervoso manda para o seu estômago dizendo "ei, estamos prestes a comer alguma coisa", aí ele começa a liberar ácido clorídrico e o pH começa a chegar perto de 2,0. Por isso que mascar chiclete "ajuda na digestão", porque a mastigação e salivação são um indício de que estamos comendo algo, só que no caso do chiclete, não estamos comendo nada, de fato, só mastigando. Por isso, é enviada uma informação ao estômago de liberação de ácido clorídrico, o que vai ajudar na digestão do alimento que você acabou de almoçar. Por esse mesmo motivo, mascar um chiclete quando se está com fome pode piorar aquela "dor de fome" na barriga, pois se os ácidos forem liberados e não houver nada a digerir, o ambiente ácido pode acabar irritando ou ferindo a parede interna do estômago, gerando o que conhecemos como gastrite e úlcera, respectivamente. Agora que já entendemos como o pH fica ácido no estômago (reação do HCl em água), vamos entender o porquê isso faz dele um órgão especializado na digestão de proteínas.
Esôfago, esfíncteres e o estômago
Há quem diga que o esôfago é só um tubo sem graça. Mas acredito que todos devemos um reconhecimento à este que é o responsável pela nossa capacidade de comer deitados. Que é uma excelente capacidade, cá entre nós. Isso só é possível por que o esôfago possui um movimento chamado peristalse ou movimento peristáltico. Consiste numa contração involuntária (já que é envolto por músculo liso) que tem como objetivo empurrar o alimento. No caso do esôfago, em direção ao estômago.
A musculatura lisa que encontramos no esôfago, ocorre, na verdade, em todo o trato digestivo, exceto na boca e no ânus (onde temos musculatura estriada esquelética, que é voluntária). A musculatura lisa tem, por natureza, movimentos involuntários. Assim, a peristalse que começa no esôfago ocorre também no estômago e nos intestinos, até que o alimento processado alcance o reto para ser eliminado. Lá, você só consegue "segurar" a vontade de defecar graças à musculatura estriada esquelética que existe no ânus. Por ser voluntária, você contrai ou relaxa diante sua vontade.
Voltando: a peristalse, que você pode ver nos dois vídeos ao lado (um esquemático e outro real, retirado de uma endoscopia) é importante por dois motivos:
(i) garantir o fluxo contínuo do alimento, empurrando-o continuamente para que ele não fique estacionado, parado e "entupa" o tubo digestivo;
(ii) garantir que o fluxo seja numa direção única, ou seja: boca> esôfago > estômago > intestino delgado > intestino grosso > reto.
Quando ocorre refluxo, a causa mais provável é um mau funcionamento do esfíncter gastroesofágico, que nada mais é do que uma região que trabalha também por peristalse (contraindo e relaxando) para isolar o ambiente do esôfago do ambiente do estômago, como a imagem abaixo mostra. Ele é o responsável por você não ficar sentindo sabor ácido do estômago na boca. Também existe um esfíncter entre o estômago e o intestino delgado, chamado esfíncter pilórico. Ele tem esse nome pois a região do estômago que fica mais próxima do intestino é chamada de piloro. Vamos falar melhor do estômago agora.
Vamos pegar a ponte dissulfeto como exemplo para entender a influência do pH na estrutura e digestão de proteínas. Acompanhe na imagem 2. A ponte dissulfeto é estabelecida quando cada cisteína dispensa o Hidrogênio que está ligado ao enxofre para ligar os enxofres entre si. Tá tudo ali na imagem, tá acompanhando? É só ler a reação da esquerda para a direita. Só que o que ocorre é que num ambiente muito ácido, existe muito próton H+ no meio. Com isso, todas as moléculas que estão nesse meio tendem a pegar alguns prótons H+ para si, na tentativa de equilibrar o meio. Assim, ligações como a ponte dissulfeto, por exemplo, se desfazem, pois as cisteínas tendem a pegar prótons H+ justamente desfazendo a ligação enter os enxofres (para ver isso acontecer, é só ler a reação da direita para a esquerda).
Então, se antes as pontes dissulfeto mantinham a proteína enovelada, agora que elas não existem, a proteína fica desnaturada, com a estrutura frouxa, solta (Imagem 4). E por que isso é importante na digestão? Simples, pensa comigo: Como é mais fácil você quebrar os elos de uma corrente com um alicate: com ela toda embolada ou com ela bem aberta e esticada, com todas as ligações expostas? Claro que é da segunda forma, certo? Então, em resumo: o ambiente ácido do estômago tem a função de desnaturar a estrutura das proteínas, expondo suas ligações. Isso torna mais fácil a ação das peptidases estomacais, que são aquelas enzimas que quebram proteínas. no estômago, a principal peptidase é a PEPSINA. Esse nome (pepsina) não lembra aquele refrigerante (Pepsi) atoa. A Pepsi foi originalmente inventada por um farmacêutico, como um medicamento para tratar dispepsia, que é uma doença causada pela falta da enzina pepsina no estômago. Só depois que ela foi se tornar um refrigerante.
Dá uma olhadinha na estrutura do aminoácido ao lado. Ele se chama aminoácido porque é composto por um carbono ligado à um grupo amino e um grupo ácido carboxílico. Amino + ácido. Sacou? Ele é a menor parte de uma proteína. Ou seja, as proteínas são compostas por aminoácidos ligados em cadeia. Se a proteína fosse uma corrente, cada elo seria um aminoácido. Pois bem. Olhando a estrutura desses aminoácidos, percebemos que tem um R ali, em azul. Aquele R significa Radical ou Grupo Lateral. Existem 20 tipos de aminoácidos que compõem proteínas. Todas tem a exata mesma estrutura: grupo amino, grupo ácido, carbono central e um hidrogênio, unica coisa que muda é o radical. Veja aqui.
Apesar de eu ter comparado as proteínas à correntes, elas não têm necessariamente a forma final parecida com um fio longo. na verdade, o mais comum é que proteínas tenham estruturas tridimensionais, o que demanda que elas se enovelem. O que isso significa? Que é como se você pegasse aquela corrente e embolasse ela todinha até caber na sua mão. Só que esse enovelamento da proteína tem um motivo especial. Ela se enovela por reações entre as cadeias laterais. Como você viu aqui, existem vários tipos de cadeias laterais. e quando elas interagem entre si, acabam aproximando-se ou afastando-se, interferindo na estrutura final da proteína. Como podemos ver na imagem 3, um dos tipos de interação é a iônica (em ingles, ionic bond), que se estabelece quando uma cadeia lateral negativa interage com uma positiva (lembra que "os opostos se atraem"?). Outra interação comum é quando duas cisteínas (aminoácidos que contém um átomo de enxofre) se ligam. Elas formam uma ponte dissulfeto (em ingles, disulfide linkage).
Imagem 3
Imagem 4
Imagem 2
Depois de ficar entre 2 e 6 horas no estômago, que se contrai por movimentos peristálticos cerca de 3 vezes por minuto, o esfíncter pilórico se abre, permitindo a passagem do quimo para o intestino delgado. É no intestino delgado (ID) que realmente começa e termina a absorção de nutrientes. Em outras palavras, o ID é a porção do trato digestivo onde, efetivamente, se absorvem nutrientes. O que passa por ele sem ser absorvido, será eliminado nas fezes. Por ter essa função, presume-se que o ID tenha que ser a porção mais longa do tubo, né? Então, em um adulto de 1,70 m, o tamanho do intestino delgado pode ser maior que 6 metros. Como ele cabe num indivíduo tão menor que ele? Da mesma forma que o DNA cabe num núcleo: se enovelando, se enrolando. Então, o ID é um tubo retorcido e inteiramente dobrado, como podes ver na imagem ao lado. O intestino delgado tem esse nome por ser mais fino que o intestino grosso. Na foto, o intestino delgado é o com cor mais rosa claro e o grosso, a cor mais escura.
A primeira coisa que quero chamar atenção aqui é na diferença de ambientes. Enquanto o estômago é um ambiente extremamente ácido e suas enzimas trabalham em pH ácido (=2,0), o intestino delgado é um ambiente básico (pH = 8,3) e suas enzimas trabalham em pH básico. Então, como lidar com um quimo que chega embebido em solução ácida em um local que as enzimas digestivas só trabalham em meio básico? Então, a primeira ação é neutralizar o quimo. Como ele faz isso?
Acompanhe na imagem: nos primeiros 25 cm do intestino (chamamos essa região de duodeno) chega um canal chamado colédoco, que vai levar ao intestino delgado, líquidos provenientes de duas glândulas: um proveniente do fígado (bile) e outro proveniente do pâncreas (suco pancreático).
O suco pancreático é composto por dezenas de enzimas diferentes, capazes de digerir as mais diversas moléculas que você ingeriu na alimentação. Junto desse grande mix de enzimas, o pâncreas secreta Bicarbonato (HCO3-). O bicarbonato têm o poder de neutralizar a acidez do quimo, pois reage com os prótons H+ da seguinte forma:
HCO3- + H+ <> H2CO3
Tirando os prótons H+ do meio, o meio se torna alcalino.
Intestino Delgado
O papel do intestino no processo digestivo é a produção de bile. A bile é um fluido composto principalmente por água, bicarbonato e sais biliares. Esses sais têm por objetivo fazer uma ação detergente nas gorduras. Vou explicar melhor: lá na seção sobre a água, explicamos sobre a polaridade das substâncias, certo? Se não se lembra, vai lá reler. A água é um solvente polar, já os lipídios (gorduras) são apolares. Esse é um dos motivos pelos quais eles não se misturam. Então, imagine como as gorduras da sua alimentação se comportam durante a digestão: o alimento que você ingeriu é água pura, o suco gástrico é água pura, o suco pancreático é água pura. A tendência dos lipídios é a de se agruparem, por afinidade química, formando grandes placas de gordura. Para quebrar essas placas, entra a bile. Por isso ação detergente. Atenção para não confundir: a bile não é a enzima que vai digerir a gordura. A função da bile é somente quebrar placas grandes em placas menores, para aumentar a área de contato das enzimas com as gorduras. A isso, damos o nome de emulsificar. Mas calmaí, você pode não ter entendido qual a lógica que tem em: uma placa maior ter uma menor área de contato com o meio do que várias placas menores. Pode parecer contra-intuitivo, mas eu vou te explicar.
Considera que a área de contato de uma placa quadrada é igual ao seu perímetro. O perímetro, se você não lembra, é a soma de todos os lados de uma figura. O lado desse quadrado é 2 cm, então seu perímetro é 8 cm. Se eu cortar esse quadrado em 2 partes iguais, a área não mudou, mas o perímetro muda, por que agora eu expus duas faces internas. Na segunda figura, o perímetro das duas placas, somadas, é de 12 cm. Se eu fizer mais um corte, o perímetro das quatro plaquinhas, somadas, será 16 cm. Perceba que a área total não se modificou, você só cortou uma placa grande em placas menores, mas que somadas, dão a área da placa grande. Agora, o que muda é o perímetro, por que ao cortar, você aumenta a quantidade de arestas. Essa lógica de área de contato é muito importante e muito presente na Biologia.
Depois da quebra, a absorção: as microvilosidades do ID
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Não vou nem deixar você esquecer e já vou voltar na questão da área de contato. As células do intestino delgado, conhecidas por enterócitos, têm uma característica muito interessante: as microvilosidades. As microvilosidades são projeções da membrana das células, que servem para aumentar a área de absorção de nutrientes. Elas fazem com que o intestino humano possua uma área de contato de 200 a 300 metros quadrados. Isso é basicamente o tamanho da sala da Ana Hickmann ou o tamanho de uma quadra de tênis.
Como você pode perceber, as microvilosidades são vascularizadas, isto é, passam vasos sanguíneos por dentro delas, para absorver a os nutrientes para a corrente sanguínea. Esse sangue rico em nutrientes vai direto para o fígado. Do fígado, o sangue viaja para o coração e, depois, para outros tecidos e órgãos. Esse arranjo possibilita duas coisas: que o fígado regule a distribuição de nutrientes para o resto do corpo. O fígado, por exemplo, que controla a glicemia e as reservas de açúcar e gordura do seu corpo. Em segundo lugar, o arranjo permite que o fígado remova substâncias tóxicas antes que o sangue circule amplamente. O fígado é o primeiro local para a desintoxicação de muitas moléculas orgânicas, incluindo drogas, que são estranhas ao corpo. Por isso ele é um órgão absolutamente importante no nosso corpo.
Estamos chegando no final do trato digestivo, em um órgão onde mais nenhum nutriente é absorvido. O Intestino Grosso (IG) se destaca pela reabsorção de água e isso é importante por que no processo digestivo completo são gastos cerca de 7L em sucos digestivos (suco pancreático, bile e suco gástrico). Se não reabsorvêssemos uma boa parte disso, nossa demanda por água seria muito maior do que já é. Então, essa reabsorção torna o quimo, que é uma mistura pastosa, em fezes, uma mistura sólida. Problemas na consistência das fezes são relativamente comuns e podem acontecer para os dois lados: caso alguma infecção afete a capacidade do IG reabsorver a água, as fezes saem líquida, é o que conhecemos como diarréia; caso os movimentos peristálticos não estejam sendo efetivos, a movimentação das fezes no órgão se torna muito lenta e ela pode perder muita água, o que a torna compactas. Isso é o que conhecemos como prisão de ventre.
Existe uma grande quantidade de bactérias no intestino grosso, que vivem em simbiose com o nosso organismo. Elas têm tanto uma função imunológica, competindo com bactérias que possam ser perigosas, quando uma função de produção de vitaminas, como a Biotina (B8) e a Vitamina K. A ingestão dessas vitaminas deve ser complementada na alimentação.
Intestino Grosso e a formação das fezes
Este é um resumo sobre as regiões do tubo digestivo que ocorre ação enzimática e absorção de nutrientes propriamente dito. Como você pode ver, a absorção de carboidratos, proteínas, lipídios e vitaminas se dá exclusivamente no intestino delgado. Agora, os processos de ação enzimática para quebrá-los em estruturas mais simples varia: os carboidratos sofrem ação de enzimas na boca e no ID; as proteínas, no estômago e no ID; os lipídios apenas no ID. A água é absorvida a partir do estômago, em todas as porções do trato
Um vídeo resumindo todo o processo que estudamos. Não se esqueça de ativar a legenda em português.