Les estructures de la nutrició

Enumera els quatre processos de la nutrició animal i explica en una frase la funció de cadascun, indicant què passaria a una cèl·lula si fallés qualsevol d'ells.

Explica la funció del ronyó en la formació de l'orina i quines substàncies elimina, i diferencia excreció (urea, sals, aigua) d'egestió (fems), raonant per què els fems no són producte del metabolisme cel·lular.

Observa la imatge de l'aparell digestiu humà. a) Descriu què li passa a l'aliment a les estructures 1, 4 i 8. b) Indica quines estructures numerades són glàndules annexes, és a dir, les que no formen part del tub digestiu, i què aboca cadascuna al tub. c) Ordena segons el recorregut del bol les estructures 1, 3, 4, 8, 9 i 11.

Un equip de paleontologia analitza les restes de dos mamífers extints de mida similar (~50 kg). L'espècie A posseeix molars desgastats amb crestes d'esmalt pronunciades (lofodonts) i un volum de la cavitat abdominal que suggereix un aparell digestiu de gran capacitat; l'espècie B presenta molars amb cúspides afilades tallants (secodonts) i una cavitat abdominal notablement reduïda.

1. a) Prediu i justifica de manera comparativa la longitud relativa del tub digestiu i el temps de retenció de l'aliment en totes dues espècies a partir de les limitacions químiques per degradar la cel·lulosa enfront de les proteïnes.
2. b) Si a un animal viu amb una anatomia digestiva anàloga a l'espècie A se li administra un tractament prolongat amb antibiòtics d'ampli espectre, pateix una pèrdua dràstica de massa corporal malgrat continuar consumint farratge abundant. Justifica aquest fenomen a escala bioquímica i fisiològica.
3. c) Per què la selecció natural no ha afavorit un tub digestiu hipertrofiat i amb fermentació microbiana en carnívors estrictes si això els permetria extreure nutrients dels vegetals quan escassegen les preses?

Analitza els dos escenaris fisiològics següents sobre l'excreció del nitrogen:

• Cas 1: Els capgrossos dels amfibis són amoniotèlics obligats, però durant la metamorfosi a adults terrestres activen els gens dels enzims del cicle de l'ornitina i es tornen ureotèlics.

• Cas 2: L'embrió dels mamífers placentaris elimina urea a través de la placenta, mentre que l'embrió d'ocells i rèptils tanca els seus residus nitrogenats a l'interior de l'ou amb closca (cleidoic).

1. a) Justifica el canvi d'excreció en la metamorfosi de l'amfibi avaluant el compromís (trade-off) entre toxicitat cel·lular, disponibilitat hídrica del medi i cost energètic en molècules d'ATP.
2. b) Prediu les conseqüències fisiològiques i osmòtiques per al desenvolupament d'un embrió d'ocell si patís una mutació que li impedís sintetitzar àcid úric i excretés únicament urea dins de l'ou. Compara la seva viabilitat amb la de l'embrió de mamífer.
3. c) Un estudiant afirma: «L'àcid úric és la millor estratègia evolutiva per a qualsevol animal perquè permet estalviar aigua sense cap cost biològic». Rebat aquesta afirmació amb arguments termodinàmics i metabòlics.

Ordena el recorregut d'un mos d'aliment pel tub digestiu humà, des de la boca fins a l'anus, anomenant tots els òrgans que travessa.

Anomena les glàndules annexes de l'aparell digestiu humà (glàndules salivals, fetge i pàncrees) i indica quina substància aboca cadascuna al tub digestiu i per a què serveix.

Compara la respiració branquial, traqueal i pulmonar: en quin grup d'animals apareix cadascuna, quina superfície d'intercanvi utilitza i a quin medi (aquàtic o terrestre) està adaptada.

L'aire inspirat conté un $21\ \%$ de $\text{O}_2$ i un $0{,}04\ \%$ de $\text{CO}_2$; l'espirat, un $16\ \%$ de $\text{O}_2$ i un $4\ \%$ de $\text{CO}_2$. Interpreta aquestes xifres: què demostren sobre l'eficiència de l'intercanvi, per què no s'extreu tot l'oxigen i per què la ventilació boca a boca pot oxigenar una altra persona.

Compara l'estructura d'artèries, venes i capil·lars (gruix i composició de la paret, diàmetre, presència de vàlvules) i relaciona-la amb la seva funció i amb la pressió de la sang que transporten.

S'avalua la funció cardiorespiratòria de dues persones de 60 anys amb la mateixa massa corporal:

• Subjecte A (no fumador): Capacitat pulmonar total normal, volum espiratori forçat en el primer segon ($\text{FEV}_1$) de 3,4 L i hematòcrit del 44 %.

• Subjecte B (fumador de 25 cigarrets/dia durant 35 anys): Pulmons hiperinsuflats, $\text{FEV}_1$ d'1,1 L, capacitat de difusió alveolar de monòxid de carboni ($\text{DLCO}$) reduïda al 45 % del valor teòric i hematòcrit del 55 %.

1. a) Aplica la llei de Fick sobre la difusió de gasos a través de les membranes biològiques per justificar per què el trencament dels envans interalveolars (emfisema) i la pèrdua d'elasticitat pulmonar provoquen el col·lapse de la $\text{DLCO}$ i dispnea greu en realitzar un esforç moderat.
2. b) Justifica a escala fisiològica per què el Subjecte B presenta poliglobúlia (hematòcrit del 55 %), relacionant l'alteració en l'intercanvi de gasos amb la resposta endocrina renal.
3. c) Un producte comercial assegura «regenerar les parets alveolars i netejar l'elastina destruïda en fumadors en només tres mesos». Rebat aquesta afirmació amb arguments histològics sobre la capacitat mitòtica i de regeneració del parènquima alveolar.