Tema 02_A digestão e a obtenção de energia
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A DIGESTÃO E A OBTENÇÃO DE ENERGIA Figura 1 - Alimentação Microsoft CONTEÚDOS Estrutura do Sistema Digestório Obtenção de Energia pelos Alimentos Enzimas Digestivas Doenças relacionadas ao Sistema Digestório 1 AMPLIANDO SEUS CONHECIMENTOS Os alimentos sofrem grandes transformações químicas até que a energia contida neles seja utilizada pelas células, todo esse processo é denominado digestão. A digestão dos alimentos é realizada pelo Sistema Digestório. Veja abaixo, a estrutura desse sistema tão importante para o corpo humano. Figura 2 - Sistema Digestório Fonte: Wikipédia 2 Cada estrutura do sistema digestório é especializada em executar determinadas ações que contribuem para o processo digestivo. Esse processo se inicia na boca, mas nem todos os alimentos começam a ser digeridos neste local, apenas os carboidratos. Na boca, a língua movimenta o alimento, os dentes o transformam em pedaços menores e as glândulas salivares são responsáveis por produzir a saliva que umidifica os alimentos, transformando-o em bolo alimentar. As glândulas salivares localizadas no interior da boca produzem a amilase salivar, uma enzima que atua quebrando grandes açúcares (Figura 3), contidos nos alimentos, para formar pequenos açúcares. Vale a pena mencionar que eles, também chamados de carboidratos, não estão presentes apenas no açúcar que usamos para adoçar as sobremesas. Outros alimentos possuem carboidratos, mas não são doces ao gosto. Um exemplo é a molécula que serve de reserva energética dos vegetais, o amido. Alguns produtos que usamos constantemente em nossa cozinha, presentam o amido, como a farinha maizena e o amido de milho, que ao ser digerido, é convertido em glicose. Figura 3 – Digestão de amido Fonte: Fundação CECIERJ 3 Os dentes exercem um grande papel no processo digestório, a mastigação é uma etapa muito importante para que uma boa digestão e a absorção dos nutrientes ocorra. Observe a seguir, a dentição permanente e a função de cada tipo de dente na mastigação: Caninos: Rasgar alimentos Incisivos: Cortar alimentos Pré-molares: Amassam os alimentos Molares: Trituram os alimentos Figura 4 – Dentição Permanente (Adaptado) Fonte: Ministério da Saúde Ao ser engolido, o bolo alimentar passa pela faringe, segmento posterior à cavidade oral, em seguida ele passa pelo esôfago, um tubo muscular reto que liga a faringe ao estômago. A passagem do bolo alimentar é otimizada pelos movimentos peristálticos, movimentos de contração muscular que empurram o alimento em direção ao estômago, observe na figura a seguir, a ilustração desse movimento: 4 Músculo contraído Figura 5 - Movimentos Peristálticos Fonte: Wikimédia Os movimentos peristálticos do esôfago são tão fortes que até mesmo uma pessoa na posição de cabeça para baixo é capaz de engolir um alimento. Ao final do esôfago, encontra-se o estômago, neste compartimento ocorre o início da digestão das proteínas através da ação da enzima pepsina. Enquanto permanecem no local, os alimentos vão sendo submetidos a diversos movimentos que a parede do estômago executa e por sua vez, vão misturando cada vez mais os alimentos com a secreção gástrica, propelindo-os em direção ao piloro, que faz a ligação entre o estômago e o duodeno (primeiro segmento do intestino delgado). Figura 6 – Estômago Wikimedia A secreção gástrica consiste em: Grande quantidade de água, que exerce um importante mecanismo fluidificador dos alimentos. Muco, também em grande quantidade, que proporciona uma ótima proteção à mucosa do estômago, contra o baixo pH da secreção gástrica. 5 Ácido clorídrico (HCL), que, além de facilitar a fragmentação de diversos polímeros ou macromoléculas, participa da ativação de enzimas presentes no suco gástrico. As principais enzimas presentes no suco gástrico são as seguintes: Pepsina: Inicia a digestão das proteínas. É formada por meio da ativação do pepsinogênio pelo ácido clorídrico. Lipase gástrica: Inicia a digestão das gorduras. Renina: Atua na digestão da caseína, uma das proteínas do leite. À medida que os alimentos permanecem no interior do estômago e vão sofrendo a ação do suco gástrico, adquirem uma consistência cada vez mais líquida e ácida, recebendo a denominação de quimo. Aos poucos, o quimo é propelido a um outro segmento do tubo digestório, passando pelo esfíncter piloro e, então, para o duodeno. Neste primeiro segmento do intestino delgado, o processo digestivo de nutrientes continua ocorrendo, o próprio órgão produz as secreções entéricas que contém enzimas para digestão de proteínas, gorduras e carboidratos, mas também recebe as secreções produzidas por duas outras glândulas anexas ao sistema digestório, o pâncreas e o fígado. O pâncreas produz o suco pancreático, que contribui principalmente para a digestão de proteínas e carboidratos, sendo composto pelos seguintes elementos: Bicarbonato de sódio: Exerce a importante função de neutralizar a acidez do quimo proveniente do estômago, pois a mucosa do intestino delgado não é tão protegida contra o pH ácido quanto a mucosa do estômago. Proteases: Enzimas que atuam na digestão de proteínas, transformando-as em moléculas menores, chamadas de aminoácidos (Figura 7). Amilase pancreática: Enzima responsável pela digestão de carboidratos. Lipase: Enzima que atua na digestão de gorduras. Figura 7 – Protease digerindo proteínas Fonte: Fundação CECIERJ 6 O fígado produz a bile, uma secreção armazenada na vesícula biliar e liberada quando necessário, para a digestão de gorduras. Veja a seguir, uma ilustração do duodeno e suas glândulas anexas: Figura 8 - Sistema Digestório Fonte: Wikimedia De forma geral, mais de 90% da ingestão de lipídeos ocorre sob a forma de triglicerídeos (composto por três moléculas de ácidos graxos e glicerol). Depois de ingeridas, as gorduras até então não sofreram digestão. No duodeno, libera-se a colicistocina que estimula a contração da vesícula biliar, provocando a liberação não só da bile, como também do suco pancreático, ambos ricos em lipazes, um tipo de enzima capaz de transformar os triacilgliceróis em monoacilgliceróis, diacilgliceróis, ácidos graxos e glicerol (Figura 9). Figura 9 – Enzima lipase digerindo triglicerídeos (gorduras) Fonte: Fundação CECIERJ 7 O outro segmento do intestino delgado é denominado jejuno, um longo tubo enrolado várias vezes sobre si mesmo medindo cerca de 5-6 metros de comprimento. Nesta região, ocorre a absorção dos nutrientes resultantes do processo de digestão dos alimentos. Observe na imagem a localização do Jejuno: Figura 10 - Jejuno (Adaptado) Fonte: UOL As paredes do intestino delgado são revestidas por inúmeras pregas, denominadas vilosidades intestinais, que têm como função aumentar a superfície de absorção dos nutrientes. As vilosidades intestinais são estruturas muito vascularizadas, ou seja, repletas de vasos sanguíneos permitindo que os nutrientes as atravessem e sejam encaminhados diretamente para ao sangue e distribuídos para todas as outras partes do corpo humano. Veja a seguir, uma ilustração da vilosidade intestinal do intestino delgado: Figura 11 - Vilosidades Intestinais Fonte: Só Biologia 8 Após passar pelo intestino delgado, os restos de alimentos não digeridos misturados com água, chegam ao intestino grosso. Nesta parte do sistema digestório, ocorre a absorção de água, sais e de alguns nutrientes não absorvidos pelo intestino delgado. Ao passar por esse segmento, os restos de alimentos vão adquirindo consistência mais firme,originando o bolo fecal, composto por restos de alimentos, bactérias da flora intestinal, muco, células mortas, além dos pigmentos da bile que lhe dão a cor característica. A expulsão das fezes se processa pela abertura do ânus. A atividade do intestino, especialmente seu peristaltismo, é facilitado pela ingestão de alimentos de origem vegetal ricos em fibras, o que favorece e regula a defecação e diminue o risco de doenças do trato intestinal. Veja a seguir, uma ilustração desse segmento: Figura 12 - Intestino Grosso Fonte: UOL Na porção inicial do intestino grosso, próxima a junção com o intestino delgado há o apêndice cecal, um pequeno órgão tubular, seu comprimento é variável, mas, dificilmente ultrapassa 8 cm. O apêndice é considerado um órgão linfático em função da grande quantidade de glóbulos brancos, responsáveis pela defesa do organismo. Obtendo a Energia para o Corpo A fome é um sinal fisiológico de que nosso corpo está precisando de alimento. Os humanos e todos os animais obtêm nutrientes e energia a partir da quebra de moléculas grandes que compõem o corpo de outros seres vivos, dos quais nos 9 alimentamos. Popularmente, consideramos que estamos alimentados a partir do momento em que comemos. Entretanto, essa etapa inicial e voluntária da nutrição animal é apenas o início de um processo bem mais complexo. Em última análise, o processo promove a quebra das moléculas complexas dos alimentos em moléculas menores, o chamado catabolismo. Essa quebra é importante, pois as moléculas dos alimentos são grandes demais para passarem pelas membranas celulares. Reveja no diagrama a seguir, em quais moléculas os principais nutrientes são transformados: Carboidratos Glicose Proteínas Aminoácidos Gorduras Ácidos Graxos Figura 13 – Digestão de nutrientes Fundação Bradesco Além disso, tais moléculas não são idênticas àquelas de que o organismo precisa. Assim, a quebra das mesmas provê a matéria-prima para gerar as moléculas de que necessitamos nas reações de anabolismo, isto é, reações de produção de substâncias, conforme mostra a figura 14. 10 Figura 14 – Anabolismo e catabolismo Fonte: Fundação CECIERJ A quebra do alimento é uma reação que gera energia, portanto, a nutrição nos fornece não apenas a matéria-prima, mas também a energia para a homeostase; esse processo é denominado respiração celular (Figura 15). A energia de que o corpo necessita para realizar todas as suas funções orgânicas é consumida na forma de ATP (Adenosina trifosfato), vamos conhecer melhor como esse processo ocorre no próximo tópico. Figura 15 - Respiração Celular Fundação Bradesco 11 Respiração Celular A respiração celular consiste num processo de oxidação em que o gás oxigênio atua como um agente oxidante nas moléculas orgânicas. Nesse processo, as moléculas de ácidos graxos ou glicose são degradadas, formando moléculas de gás carbônico (CO2) e de água (H2O), liberando energia para a formação de ATP, a partir da molécula de ADP e fósforo. A respiração celular da glicose é semelhante à sua combustão em termos de reagentes e produtos. Em ambos os casos, uma molécula de glicose reage com seis moléculas de oxigênio, gerando seis moléculas de gás carbônico e seis moléculas de água, veja: ADP + P ATP (Energia) C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O Glicose Figura 16 – Equação da respiração Celular Fundação Bradesco Essa reação é capaz de liberar cerca de 686 kcal/mol. Se toda essa quantidade de energia fosse liberada de uma única vez na respiração celular, como ocorre na reação de combustão, a célula seria danificada. Na respiração celular, a energia das moléculas orgânica é liberada pouco a pouco, em uma sequência ordenada de reações químicas bem controladas, e parte dessa energia, é armazenado na forma de ATP que é consumido pelas células. Doenças relacionadas ao Sistema Digestório Doença Celíaca A Doença Celíaca é caracterizada por uma desordem sistêmica autoimune, desencadeada pela ingestão de glúten. Caracteriza-se pela inflamação crônica da mucosa do intestino delgado que pode resultar na atrofia das vilosidades intestinais, 12 com consequente má absorção intestinal e suas manifestações clínicas. O glúten é uma proteína que está presente nos seguintes alimentos: trigo, aveia, centeio, cevada e malte. Observe na figura a seguir, a diferença da mucosa intestinal de uma pessoa normal e com doença celíaca: Observação da mucosa normal com vilosidades Observação da mucosa plana que perdeu as vilosidades na Doença Celíaca Figura 17 – Mucosa intestinal normal e com doença celíaca Fonte: UFRGS A doença celíaca ocorre em pessoas com tendência genética à doença. Geralmente aparece na infância, em crianças com 1 e 3 anos de idade, mas pode surgir em qualquer idade, inclusive nas pessoas adultas. A forma clássica da doença, com início nos primeiros anos de vida, manifesta-se com quadro de diarreia crônica, vômitos, irritabilidade, falta de apetite, déficit de crescimento, distensão abdominal, diminuição do tecido celular subcutâneo e atrofia da musculatura glútea. Após semanas ou meses da introdução de glúten na dieta, as fezes tornam-se fétidas, gordurosas e volumosas, e o abdome distendido. O tratamento da doença é basicamente dietético, devendo-se excluir o glúten da alimentação, mesmo em indivíduos assintomáticos. ATIVIDADES 1 - Suponha que uma pessoa tenha se alimentado de uma refeição composta de um sanduíche de pão e hamburguer de carne. Descreva o processo de digestão desses alimentos na boca, no estômago e no intestino. _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 13 _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 2 - Conforme observamos, cada região do Sistema Digestório é responsável por efetuar uma determinada ação. Desta forma, analise as ações descritas na tabela abaixo e identifique em qual região desse sistema biológico elas ocorrem. Ação Digestão de gorduras. Absorção de água. Digestão de proteínas. Mastigação. Formação das fezes. Produção do suco gástrico. Produção de amilase salivar. Local 14 3 - Leia o título de reportagem: Disponível em: <http://www.minhavida.com.br/alimentacao/galerias/13880-inclua-mais-fibras-na-dieta-eaproveite-os-beneficios>. Acesso em: 09 mar. 2016. 14h25min. O título da reportagem destaca que a ingestão de fibras traz vários benefícios para a digestão e à saúde das pessoas. A partir desta afirmação, descreva quais seriam esses benefícios para o processo digestório. _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 4. Suponha que uma pessoa tenha sido diagnosticada com mal funcionamento do Sistema Digestório. Segundo os exames, há uma falha na vesícula biliar, causando a interrupção do seu funcionamento. Considerando essas informações e seus conhecimentos, é possível inferir que esta pessoa terá dificuldades na digestão de quais nutrientes? Justifique _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ LEITURA COMPLEMENTAR Por que o suco gástrico, responsável pela digestão, não digere o estômago? O órgão possui células que o recobrem internamente e produz o muco, uma forração gelatinosa. Ela funciona como um escudo para inibir a autodigestão “porque protege as paredes do estômago das pepsinas (uma enzima) e do ácido clorídrico, principais substâncias do suco gástrico” diz o fisiologista Francisco Gacek, da Universidade de São Paulo. Por ser alcalino, o muco neutraliza o ácido clorídrico, um potente corrosivo. 15 As pepsinas, que precisam de um meio ácido para trabalhar, também não conseguem atingir a parede do órgão. Mas quando alguém está estressado, o organismo pode aumentar a concentração de ácido clorídrico ou bloquear a produção do muco, provocando a formação das úlceras pépticas. Revista Superinteressante. Disponível em: <http://super.abril.com.br/cotidiano/muco-protege-estomagosuco-gastrico-436513.shtml>. Acesso em: 08 mar 2016. 14h51min. Mostre-me teus dentes que eu te direi o que comes A dentição é o conjunto de dentes de um organismo. Repare na diferença na dentição dos vertebrados (a seguir). Tubarões se alimentam apenas de carne e, por isso, apresentam apenas dentes do tipo caninos (figura à esquerda), específicos para tal tipo de alimentação. A dentição humana, como a de todos os mamíferos, apresenta dentes diferenciados. Isso significa que temos dentes que cortam (incisivos), que rasgam (caninos) e que trituram (molares e pré-molares) o alimento. Fundação Cecierj. Disponível em: <http://cederj.edu.br/ceja/>. Acesso em: 08 mar. 2016. 16h52min. INDICAÇÕES Para complementar, veja o filme intitulado A digestão começa na boca. Esse recurso consiste em um vídeo que exibe todo processo digestório através de uma microcâmera interna ao corpo humano. Disponível no link: <http://www.youtube.com/watch?v=aJx1DdTMe24>. Acesso em: 09 mar. 2016. 14h42min. No Mapa Curricular, no conteúdo curricular Sistema Digestório - Órgãos, Funções e Nutrição, acesse os programas de áudio: Digestão – Mitos e Verdades Entendendo a digestão de alimentos Digestão – A formação de fezes 16 Também está disponível na mesma área do Mapa, a Coletânea de Atividades Interdisciplinares e um programa de Podcast sobre a aula: A química que existe em nosso corpo Podcast - Sistema Digestório REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BRASIL, Ministério da Saúde. Cadernos de Atenção Básica: Saúde Bucal. 2006. CECIERJ. Fundação. Disponível em: <http://teca.cecierj.edu.br>. Acesso em: 10 mar. 2016. SÓ BIOLOGIA. Vilosidades intestinais. Disponível em: http://www.sobiologia.com.br/figuras/Fisiologiaanimal/intestino.gif. Acesso em: 08 mar. 2016. 15h12min. UFRGS. Microscopia da mucosa intestinal normal e com doença celíaca. Disponível em: <http://www.ufrgs.br/alimentus1/pao/imagens/celiaca.jpg>. Acesso em: 10 mar. 2016. 12h23min. UOL. Intestino Grosso. Disponível em: < http://alunosonline.uol.com.br/upload/conteudo/images/intestino-grosso.jpg>. Acesso em: 08 mar. 2016. 14h54min. UOL. Jejuno. Disponível em: < http://alunosonline.uol.com.br/upload/conteudo/images/intestino-delgado.jpg>. Acesso em: 08 mar. 2016. 14h54min. WIKIMEDIA. Duodeno. Disponível em: < https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/3d/Illu_pancrease_portugu% C3%AAs.jpg/250px-Illu_pancrease_portugu%C3%AAs.jpg>. Acesso em: 08 mar. 2016.14h48min. 17 WIKIMEDIA. Movimentos Peristálticos. Disponível em: <https://commons.wikimedia.org/wiki/File:2404_PeristalsisN.jpg?uselang=pt-br>. Acesso em: 08 mar. 2016. 12h49min. WIKIMEDIA. Sistema Digestório. Disponível em: <https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f8/Digestive_system_diagram_pt.sv g>. Acesso em: 08 mar. 2016. 10h47min. WIKIPEDIA. Estômago. Disponível em: < https://pt.wikipedia.org/wiki/Est%C3%B4mago>. Acesso em: 10 mar. 2016. 11h45min. GABARITO 1 - O pão é constituído predominantemente por carboidratos. A digestão desse nutriente se iniciará na boca, sob a ação da enzima amilase salivar. Chegando no estômago o pH ácido inibe a ação dessa enzima e a digestão continuará só no próximo segmento, no duodeno. A maior parte da digestão dos carboidratos ocorre nesta região do sistema digestório, sob a ação do suco pancreático e demais enzimas presentes na superfície intestinal. Já o hambúrguer de carne, rico em proteínas, iniciará sua digestão no estômago, sob a ação das proteases e do ácido clorídrico (HCl), que desnatura proteínas. No intestino delgado, as enzimas pancreáticas e outras enzimas presentes na mucosa intestinal também realizam a digestão desse nutriente. 2Ação Local Digestão de gorduras. Duodeno (intestino delgado) Absorção de água. Intestino Grosso Digestão de proteínas. Estômago e Intestino Delgado Mastigação. Boca Formação das fezes. Intestino Grosso Produção do suco gástrico. Estômago 18 Produção de amilase salivar. Boca 3 - A celulose presente nas fibras não é digerida pelo sistema digestório, porém, os especialistas indicam o consumo de fibras porque elas regulam o funcionamento intestinal por aumentarem o volume das fezes, acelerando sua eliminação. Outro benefício é que elas diminuem a absorção de gorduras pelo organismo e também contribuem para o controle dos níveis de glicose no sangue. 4 - A vesícula biliar armazena a bile, produzida pelo fígado. A função da bile é a digestão de gorduras, sob a ação das lipazes. Se a vesícula biliar não libera a bile, provavelmente, o indivíduo terá dificuldades na digestão de gorduras. 19
