Ejercicios: Las estructuras de la nutrición

Enumera los cuatro procesos de la nutrición animal y explica en una frase la función de cada uno, indicando qué ocurriría a una célula si fallara cualquiera de ellos.

Ordena el recorrido de un bocado de alimento por el tubo digestivo humano, desde la boca hasta el ano, nombrando todos los órganos que atraviesa.

Diferencia digestión mecánica y digestión química, y pon un ejemplo de cada una en la boca y otro en el estómago.

Compara la respiración branquial, traqueal y pulmonar: en qué grupo de animales aparece cada una, qué superficie de intercambio utiliza y a qué medio (acuático o terrestre) está adaptada.

Explica la diferencia entre un sistema circulatorio abierto y uno cerrado, y entre una circulación simple y una doble, citando un grupo animal representativo de cada caso y una ventaja de la circulación doble.

Observa la imagen del aparato digestivo humano. a) Describe qué le ocurre al alimento en las estructuras 1, 4 y 8. b) Indica qué estructuras numeradas son glándulas anejas, es decir, las que no forman parte del tubo digestivo, y qué vierte cada una al tubo. c) Ordena según el recorrido del bolo las estructuras 1, 3, 4, 8, 9 y 11.

Un equipo de paleontología analiza los restos de dos mamíferos extintos de tamaño similar (~50 kg). La especie A posee molares desgastados con crestas de esmalte pronunciadas (lofodontos) y un volumen de la cavidad abdominal que sugiere un aparato digestivo de gran capacidad; la especie B presenta molares con cúspides afiladas cortantes (secodontos) y una cavidad abdominal notablemente reducida.

1. a) Predice y justifica de forma comparativa la longitud relativa del tubo digestivo y el tiempo de retención del alimento en ambas especies a partir de las limitaciones químicas para degradar la celulosa frente a las proteínas.
2. b) Si a un animal vivo con una anatomía digestiva análoga a la especie A se le administra un tratamiento prolongado con antibióticos de amplio espectro, sufre una pérdida drástica de masa corporal a pesar de seguir consumiendo abundante forraje. Justifica este fenómeno a nivel bioquímico y fisiológico.
3. c) ¿Por qué la selección natural no ha favorecido un tubo digestivo hipertrofiado y con fermentación microbiana en carnívoros estrictos si esto les permitiría extraer nutrientes de los vegetales cuando escasean las presas?

Analiza los siguientes dos escenarios fisiológicos sobre la excreción del nitrógeno:

• Caso 1: Los renacuajos de los anfibios son amoniotélicos obligados, pero durante la metamorfosis a adultos terrestres activan los genes de las enzimas del ciclo de la ornitina y se vuelven ureotélicos.

• Caso 2: El embrión de los mamíferos placentarios elimina urea a través de la placenta, mientras que el embrión de aves y reptiles encierra sus desechos nitrogenados en el interior del huevo con cáscara (cleidoico).

1. a) Justifica el cambio de excreción en la metamorfosis del anfibio evaluando el compromiso (trade-off) entre toxicidad celular, disponibilidad hídrica del medio y coste energético en moléculas de ATP.
2. b) Predice las consecuencias fisiológicas y osmóticas para el desarrollo de un embrión de ave si sufriera una mutación que le impidiera sintetizar ácido úrico y excretara únicamente urea dentro del huevo. Compara su viabilidad con la del embrión de mamífero.
3. c) Un estudiante afirma: «El ácido úrico es la mejor estrategia evolutiva para cualquier animal porque permite ahorrar agua sin ningún coste biológico». Rebate esta afirmación con argumentos termodinámicos y metabólicos.

Se suministra a un voluntario glucosa marcada con un isótopo radiactivo ($^{14}\text{C}$) por vía oral y se le hace inhalar aire enriquecido con oxígeno pesado ($^{18}\text{O}$). Durante una sesión de ejercicio muscular intenso en los brazos, se analiza el metabolismo de sus tejidos.

1. a) Traza cronológicamente el camino de la glucosa radiactiva desde la luz del intestino delgado hasta el sarcoplasma de una fibra muscular del bíceps, especificando los cuatro aparatos de la nutrición implicados, las membranas o barreras biológicas que cruza y el tipo de transporte que utiliza.
2. b) Un compañero afirma: «El $\text{CO}_2$ que expulsa el deportista por los pulmones contiene directamente el $^{18}\text{O}$ inhalado, y el nitrógeno del catabolismo de las proteínas musculares se convierte en urea dentro del propio músculo antes de pasar a la sangre». Rebate ambas afirmaciones justificando el destino bioquímico del $^{18}\text{O}$ en la cadena respiratoria y el papel del ciclo glucosa-alanina y del hígado en la excreción nitrogenada.
3. c) Predice qué alteraciones homeostáticas ocurrirían en el pH y la composición sanguínea si se produjera un fallo transitorio de la perfusión renal durante el esfuerzo, y qué mecanismo respiratorio compensador se activará de forma inmediata.