TRABAJO DE INVESTIGACIÓN: ENZIMAS Y PROCESO DIGESTIVO
TRABAJO INVESTIGACIÓN: ENZIMAS Y PROCESO DIGESTIVO
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ÍNDICE
Introducción
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Capitulo I
4
I.1
Sistema Digestivo
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I.2
Funciones del aparato digestivo
4
I.3
Descripción anatómica
5
I.3.1
Capas del tubo digestivo
5
I.3.1.1
Mucosa
5
I.3.1.2
Submucosa
6
I.3.1.3
Muscular
6
I.3.1.4
Serosa
7
I.3.1.5
Peritoneo
7
Capitulo II
8
II.1
Ingestión
8
II.1.1
Masticación
8
II.2
Digestión
9
II.2.1
¿Qué son las enzimas?
9
II.2.2
¿Qué función cumplen en el sist. Digestivo?
9
II.2.3
Fuentes y funciones de las principales enzimas
10
II.2.4
Glándulas salivales
10
II.2.5
Faringe
11
II.2.6
Esófago
11
II.2.7
Estómago
12
II.2.7.1
Histología del estómago
14
II.2.7.1
Digestión mecánica y química
14
II.2.8
Intestino delgado
15
II.2.8.1
Digestión química en el intestino delgado
18
II.2.9
Intestino grueso
18
II.2.9.1
Digestión química en el intestino grueso
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II.3
Absorción
20
II.3.1
Absorción en el intestino delgado (Hidratos de carbono)
20
II.3.2
Digestión y absorción de proteínas
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II.3.3
Digestión y absorción de grasas
21
II.3.4
Absorción de agua y electrolítos
22
II.3.5
Absorción de vitaminas y minerales
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II.3.6
Absorción en el intestino grueso
23
II.4
Egestión
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Conclusión
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Bibliografía
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INTRODUCCIÓN El presente trabajo de investigación es producto de la recopilación de información de diversas fuentes bibliográficas de internet para lograr el objetivo del presente trabajo que es aprender qué son las enzimas en el proceso digestivo, cuáles son, cuántas son, qué función cumplen, dónde se producen y cuál es su origen bioquímico. Para lograr este objetivo se presenta de manera simple, con esquemas y láminas la función del sistema digestivo, los órganos que lo componen y como participan en los procesos, cuáles son los que producen enzimas. Además de las etapas del proceso digestivo (Ingestión, Digestión, Absorción, Egestión).
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CAPITULO I: Organización del sistema digestivo humano I.1 Sistema digestivo: El sistema digestivo es la organización estructural (conjunto de órganos) que hace posible que los alimentos que consumimos sean transformados, absorbidos y asimilados. A continuación se muestra figura esquemática indicando la estructura del sistema digestivo
I.2 Funciones del aparato digestivo: A continuación se detallan las funciones del aparato digestivo:
Ingestión. Corresponde a la entrada de alimentos en el organismo mediante el orificio de entrada (la boca) o un lugar cercano a ella que son estructuras especializas que facilitan la captura o ingestión de los alimentos. Digestión. Transforma los alimentos en moléculas más sencillas para que puedan ser bien digeridas y aprovechadas por las células. En la mayoría de los animales los alimentos sufren una transformación mecánica y química. Absorción. Las moléculas obtenidas durante la digestión atraviesan las paredes del tubo digestivo para incorporarse a todas las células del organismo. Dependiendo del grado de evolución del animal la distribución de estas moléculas se realizará de diferente forma. Egestión. Es el proceso de eliminación de todos los residuos de los alimentos que no han podido ser digeridos y que son expulsados al exterior mediante el ano.
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I.3 Descripción anatómica: El tubo digestivo está formado por: Boca, esófago, estómago, intestino delgado que se divide en duodeno, yeyuno, íleon. El intestino grueso. Que se compone de: ciego y apéndice, colon y recto. El hígado (con su vesícula biliar) y el páncreas forman parte del aparato digestivo, aunque no del tubo digestivo.
I.3.1 Capas del tubo digestivo: A continuación se describen las capas que conforman el tubo digestivo: I.3.1.1 Mucosa: la luz del Tubo Digestivo tiene revestimiento de una membrana denominada mucosa. Posee a su vez 3 capas:
Revestimiento de epitelio que tiene contacto directo con el contenido del TD
Una capa subyacente de tejido conectivo areolar
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Una capa delgada de músculo liso. Hace que la mucosa del estómago e intestino delgado presente numerosos pliegues pequeños los cuales incrementan el área de superficie para la digestión y absorción.
I.3.1.2 Submucosa: comprende tejido conectivo areolar que une la mucosa con la tercera capa, la muscular. Muy vascularizada y contiene el plexo submucoso o de Meissner que es una porción del SN. Este es el cerebro del tubo digestivo, que contiene neuronas entéricas sensoriales y motoras además de fibras postganglionares simpáticas y parasimpáticas que inervan mucosa y submucosa. I.3.1.3 Muscular: la muscular de boca, faringe y tercios medio y superior del esófago incluye músculo esquelético, para la deglución voluntaria. Forma además el esfínter externo del ano, lo cual posibilita el control voluntario de la defecación. El resto del TD la muscular está formada por 2 capas.
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I.3.1.4 Serosa: es la capa superficial de las porciones del tubo digestivo que están suspendidas en la cavidad abdomino-pélvica. Se compone de tejido conectivo I.3.1.5 Peritoneo: El peritoneo es la membrana que recubre la cavidad abdominal
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CAPITULO II: Funciones del aparato digestivo Tal como se indica en el punto I.2 del Capítulo I, se describen a continuación las funciones del aparato digestivo
II.1 Ingestión: Es el proceso mediante el cual los alimentos son incorporados al organismo. II.1.1 Masticación: Los dientes y molares muelen y trituran la comida sólida, exponiendo mayor superficie alimentaria a las enzimas amilasas salivales que se producen en la boca La lengua por otra parte ayuda a darle la forma al BOLO alimenticio y empuja este hacia la laringe
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II.2 Digestión: Proceso en el cual mediante AGUA y ENZIMAS los alimentos se hacen simples y son disueltos . Para entender este proceso de las funciones del Aparato Digestivo, debemos hacernos las siguientes preguntas: II.2.1 ¿Qué son las ENZIMAS?: En bioquímica, se llaman enzimas las sustancias de naturaleza proteica que catalizan reacciones químicas. En estas reacciones, las enzimas actúan sobre unas moléculas denominadas sustratos, las cuales se convierten en diferentes moléculas, los productos. Casi todos los procesos en las células necesitan enzimas para que ocurran en tasas significativas. A las reacciones mediadas por enzimas se las denomina reacciones enzimáticas. Una región específica de la enzima - el centro activo - tiene una forma que se adapta perfectamente a determinados sustratos moleculares. La enzima se une a uno o más sustratos específicos mediante este centro activo. Enzima y sustrato forman un complejo "enzima-sustrato", que debilita algunos de los enlaces químicos del sustrato. Este efecto dará lugar a la formación de diferentes moléculas, la enzima se liberará retomando su forma original, quedando libre y disponible entonces para volver a trabajar
II.2.2 ¿Qué función cumplen en el proceso digestivo?: Su función es apurar las reacciones químicas, experimentan reacciones de desembalaje, debido a la acción de diversas enzimas. Son específicas para cada tipo de nutriente por lo que sin ellas la digestión no ocurriría. Existen alrededor de 20 tipos distintos de enzimas digestivas englobadas en tres grupos principales:
Lipasas: Las Lipasas son enzimas específicas originadas en el páncreas que poseen la función de disociar los enlaces covalentes entre lípidos complejos llevándolos al estado de gliceroles y ácidos grasos asimilables por el organismo. Existen 3 tipos de lipasa bucal, pancreática e intestinal.
Peptidasas o Proteasas: Este grupo enzimático, que se origina en el estómago o en el páncreas, posee la capacidad de actuar sobre los enlaces peptídicos de las macromoléculas proteicas reduciéndolas a monómeros orgánicos denominados aminoácidos.
Amilasas o Ptialinas: Las denominadas amilasas son aquellas enzimas con función de romper los enlaces glucosídicos entre monosacáridos dejándolos de forma individual para ser asimilados. Hay tres tipos de amilasas dependiendo de su lugar de origen, estas son la amilasa salival, amilasa pancreática y amilasa intestinal (del Duodeno).
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II.2.3 Fuentes y funciones de las principales enzimas: A continuación se presenta una tabla resumen con la función enzimática y el órgano donde se producen.
II.2.4 Glándulas salivales: Es toda célula u órgano que libere secreción llamada saliva en la boca. Generalmente se produce la cantidad necesaria para mantener húmeda la boca y faringe, y limpiar la boca y los dientes. Su producción aumenta con la presencia de los alimentos.
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Glándulas mayores. Parótida, submandibulares y sublinguales. Iones como Cl, sodio, potasio, bicarbonato y fosfato. También gases disueltos y diversas sustancias orgánicas como urea, ácido úrico, moco, inmunoglobulina A, enzima bacteriolíticas lisozima y dos enzimas digestivas, la amilasa salival que actúa sobre los almidones y la lipasa lingual que lo hace en los triglicéridos.
II.2.5 Faringe: Al deglutir los alimentos, pasan de la boca a la faringe conducto ahusado que va los orificios posteriores de la nariz al esófago en el plano posterior y a la laringe en el anterior.
Deglución.
Etapa voluntaria.
Etapa involuntaria.
II.2.6 Esófago: Es un conducto músculo membranoso que se extiende desde la faringe hasta el estómago. De los incisivos al cardias porción donde el esófago se continúa con el estómago hay unos 40 cm. El esófago empieza en el cuello, atraviesa todo el tórax y pasa al abdomen a través del hiato esofágico del diafragma. Habitualmente es una cavidad virtual. (es decir que sus paredes se encuentran unidas y solo se abren cuando pasa el bolo alimenticio).
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El esófago secreta moco y transporta los alimentos al estómago. No produce enzimas digestivas ni lleva a cabo la absorción. El paso de los alimentos de la laringofaringe al esófago está regulado en el extremo superior del esófago por un esfínter (banda circular o anillo de musculo que normalmente esta contraído) el esfínter esofágico superior que se compone de musculo faríngeo inferior y su inserción en el cartílago cricoides.
II.2.7 Estómago: El estómago es un órgano que varía de forma según el estado de repleción (cantidad de contenido alimenticio presente en la cavidad gástrica) en que se halla, habitualmente tiene forma de J. Consta de varias partes que son: fundus, cuerpo, antro y píloro. Su borde menos extenso se denomina curvatura menor y la otra curvatura mayor.
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El cardias es el límite entre el esófago y el estómago y el píloro es el límite entre estómago y duodeno. En un individuo mide aproximadamente 25cm del cardias al píloro y el diámetro transverso es de 12cm. En el adulto su capacidad varía entre 1-1.5 litros. Cuando el estómago está vacío la mucosa presenta grandes pliegues observables a simple vista. El píloro se comunica con el duodeno del intestino delgado mediante el llamado esfínter pilórico. El borde medial cóncavo del estómago es su curvatura menor y su borde convexo lateral curvatura mayor.
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II.2.7.1 Histología del estómago: La pared gástrica se compone de las mismas 4 capas del Tubo Digestivo. La superficie de la mucosa es una capa de células sencillas llamadas células de la superficie de la mucosa. La mucosa incluye lámina propia y muscular de la mucosa. Las células llegan hasta la lámina propia donde forman columnas de células secretoras: glándulas gástricas que revisten muchos conductos angostos: criptas o fositas gástricas.
Las glándulas gástricas poseen 3 tipos de células de glándulas exocrinas que secretan su producto en la luz del estómago: células mucosas del cuello, las principales y las parietales. Las del cuello de la mucosa secretan moco. El estómago libera enzimas pepsinogeno y lipasa gástrica . Las células parietales producen ácido clorhídrico (HCl) y factor intrínseco necesario para la absorción de la vitamina B12.
II.2.7.2 Digestión mecánica y química: El líquido muy acido del estómago da muerte a muchos microbios de los alimentos, mientras que el ácido clorhídrico desnaturaliza parcialmente las proteínas de los alimentos y estimula la secreción de hormonas que promueven la secreción de bilis y jugo pancreático.
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La digestión enzimática de las proteínas se inicia en el estómago y la única enzima proteolítica es la pepsina , que se secreta por la células principales. Esta enzima es secretada en
forma inactiva PEPSINOGENO en el cual no puede digerir las proteínas de las células principales que la producen. El pepsinogeno no se convierte en pepsina activa hasta que tiene contacto con otras moléculas de la misma o con el ácido clorhídrico que secretan las células parietales
II.2.8 Intestino delgado: El intestino delgado se inicia en el píloro y termina en la válvula ileocecal, por la que se une a la primera parte del intestino grueso. Su longitud es variable y su calibre disminuye progresivamente desde su origen hasta la válvula ileocecal. El duodeno, que forma parte del intestino delgado, mide unos 25 - 30 cm de longitud; el intestino delgado consta de una parte próxima o yeyuno y una distal o íleon; el límite entre las dos porciones no es muy aparente. El duodeno se une al yeyuno después de los 30cm a partir del píloro.
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El yeyuno-íleon es una parte del intestino delgado que se caracteriza por presentar unos extremos relativamente fijos: El primero que se origina en el duodeno y el segundo se limita con la válvula ileocecal y primera porción del ciego. Su calibre disminuye lenta pero progresivamente en dirección al intestino grueso. El límite entre el yeyuno y el íleon no es apreciable. El intestino delgado presenta numerosas vellosidades intestinales que aumentan la superficie de absorción intestinal de los nutrientes. La pared del intestino contiene las mismas cuatro capas del TD, pero ciertas características especiales de la mucosa y submucosa facilitan la digestión y absorción e él. La mucosa forma una serie de vellosidades digitiformes las cuales son proyecciones de 0.5 a 1 mm de altura. Los nutrientes se absorben en las células epiteliales de recubrimiento de las vellosidades, cruzan la pared del capilar o vaso quilífero para llegar a sangre o linfa.
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II.2.8.1 Digestión química en el intestino delgado: En la boca la enzima amilasa salival convierte el almidón (polisacárido) en maltosa (disacárido), malto triosa (trisacárido) y alfa dextrinas (fragmentos de cadena corta ramificados de almidón de 5 a 10 unidades de glucosa). En el estómago la enzima pepsina convierte las proteínas en péptidos, y las lipasas lingual y gástrica transforman algunos triglicéridos en ácidos grasos.
II.2.9 Intestino Grueso: El intestino grueso se inicia a partir de la válvula ileocecal en un fondo de saco denominado ciego de donde sale el apéndice vermiforme y termina en el recto. Desde el ciego al recto describe una serie de curvas, formando un marco en cuyo centro están las asas del yeyuno íleon. Su longitud es variable, entre 120 y 160 cm, y su calibre disminuye progr esivamente, siendo la porción más estrecha la región donde se une con el recto donde su diámetro no suele sobrepasar los 3 cm, mientras que el ciego es de 6 o 7 cm.
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Tras el ciego, la segunda porción del intestino grueso es denominada como colon ascendente con una longitud de 15cm, para dar origen a la tercera porción que es el colon transverso con una longitud media de 50cm, originándose una cuarta porción que es el colon descendente con 10cm de longitud. Por último se diferencia el colon sigmoideo, recto y ano. El recto es la parte terminal del tubo digestivo. Es la continuación del colon sigmoideo y termina abriéndose al exterior por el orificio anal.
II.2.9.1 Digestión química en el intestino grueso: La etapa final de la digestión ocurre en el colon por actividad de las bacterias presentes en su luz. Las glándulas del IG secretan moco, no así enzimas. El quimo se prepara para la defecación mediante la acción de bacterias que fermentan los hidratos de carbono residuales y liberan hidrogeno, dióxido de carbono y metano. Estos gases contribuyen a que haya flatos en el colon que se denomina flatulencia. Las bacterias descomponen la bilirrubina en pigmentos más sencillos como la estercobilina que confiere su color pardo característico a las heces.
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II.3 Absorción: La absorción de nutrientes es llevada a cabo por diversos procesos enzimáticos que difieren entre cada nutriente consumido. La eficiencia en la absorción de nutrientes es ala en una dieta adulta, es decir, menos de los 5% de las grasas y proteína consumidos son % de la grasa consumida. Además la absorción se lleva a cabo en el intestino delgado a través de las células presentes del tubo digestivo. Estas células tienen multitud de pliegues para que la superficie de absorción sea mayor posible.
II.3.1 Absorción en el intestino delgado (Hidratos de carbono): Los hidratos de carbono más presentes en la dieta, son los ALMIDONES, son estructuras complejas formadas por múltiples moléculas de glucosa. Los ingerimos en el pan, pasta y arroz. También tomamos hidratos de carbono simples, como son los disacáridos, como la sacarosa (azúcar de caña), la galactosa y la lactosa (azúcar de la leche) Los almidones comienzan a digerirse a nivel de la boca por acción de la enzima amilasa salivar o ptialina, cuya función es hidrolizar las cadenas largas, reduciéndolas a dextrinas.
A continuación pasan al esófago y al estómago (el ácido clorhídrico no tiene importancia); en el duodeno actúa la amilasa pancreática y los acorta hasta producir el disacárido maltosa, sobre ésta actúa la maltasa producida en las células epiteliales (vellosidades intestinales) y ésta es transformada en dos moléculas de glucosa. La lactosa y la maltosa, cuando llegan al duodeno, producirán lactasa y sacarosa (vellosidades intestinales)
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La fructosa se absorbe mediante un mecanismo de difusión que no requiere energía. Se absorben a nivel de las vellosidades intestinales, se dirigen por el sistema porta por la sangre hacia el hígado, en el cual las moléculas de fructosa y galactosa quedan almacenadas como glucógeno. El glucógeno es formado por múltiples moléculas de glucosa, pero para que la glucosa entre en la mayor parte de las células hace falta la presencia de insulina. La insulina (producida por las células beta del páncreas endocrino, es una hormona almacenadora de energía. Su producción se estimula cuando aumenta la glucemia, ya que su efecto es la reducción de la glucemia y el almacenamiento de la glucosa en las células) se considera la llave para que la glucosa entre en las células. Una persona diabética tendrá los niveles de glucosa en sangre, muy altos. (3-4 gr/l) y sus células tendrán falta de glucosa.
II.3.2 Digestión y absorción de proteínas: PROTEÍNAS: están constituidas por cadenas de aminoácidos. Al digerirlas llegan al estómago y allí actúan sobre ellas la pepsina y el HCl para su digestión. Se hidrolizan en cadenas más cortas (poli péptidos grandes o peptonas); a nivel del duodeno actúan sobre ellas, enzimas como la tripsina, quimio tripsina o carboxipolipeptidasas, las cuales van a transformar las peptonas en polipetonas pequeñas (de pocos aminoácidos) sobre los que actuarán las peptidasas, producidas por las células epiteliales de las vellosidades intestinales, transformándolas en aminoácidos Los aminoácidos son absorbidos por el organismo mediante un mecanismo de transporte activo. Se absorben por las vellosidades del intestino delgado, pasan a la sangre del sistema porta y se dirigen hacia el hígado. Una vez en el hígado, muchos aminoácidos quedan allí depositados un cierto tiempo, pero su destino final será su transporte hacia las células para la reconstrucción tisular (reparación de tejidos). En situaciones extremas, los aminoácidos pueden ser utilizados como fuente de energía.
II.3.3 Digestión y absorción de grasas: La lipasa pancreática desdobla las grasas en glicerol y ácidos grasos. El glicerol se absorbe hacia la vellosidad intestinal en el intestino delgado y el resto son transportadas por las sales biliares hacia la vellosidad intestinal. Allí se vuelve a sintetizar la molécula, formándose nuevos glóbulos grasos a los cuales se les incorpora una proteína hidrófila, que ha sido sintetizada por la vellosidad intestinal, formando las llamados quilomicrones.
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Los quilomicrones, circulan por los vasos linfáticos de las vellosidades, se dirigen hacia el conducto torácico, de aquí pasan a la sangre y finalmente se depositan en los adipocitos (células grasas del organismo); tiene como finalidad:
Aportar energía duradera al organismo
Sirven para la síntesis en el hígado de fosfolípidos, colesterol y determinadas hormonas con esta estructura.
II.3.4 Absorción de agua y electrolitos: la ingesta de agua debería de ser de 1 a 2 litros al día, además en el aparato digestivo tenemos más o menos 7 litros de agua, procedentes de todas las secreciones del aparato digestivo:
Saliva: 1,5 litros/día
Estómago: 2 litros/días
Vesícula biliar: 1-1,5 litros/días
Páncreas: 1,5 litros días
Intestino: 1,5 litros/día
En el aparato digestivo se absorben casi su totalidad los 9 litros de agua. En las heces, en situaciones normales, se eliminan unos 200 ml/día, es resto es absorbido por la sangre. Se absorbe principalmente el agua en el intestino delgado, se absorben unos 7,5 litros y en el intestino grueso unos 1,3 litros, aproximadamente. Pérdidas de líquido en el organismo:
200 ml en las heces
1,5 l en la orina
100 ml por la transpiración (no sudor)
200 ml por la respiración
En total se pierden unos 2 litros. Las pérdidas con diarrea en el organismo, condicionan las ingestas. Una persona con diarrea pierde líquido por lo que debe elevar la dosis de líquido diaria
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II.3.5 Absorción de vitaminas y minerales: Las vitaminas pueden ser de dos tipos:
Vitaminas hidrosolubles: son la mayor parte y tienen un mecanismo de absorción mediante difusión pasiva (rápido)
Vitaminas liposolubles: son la vit F, vit A, vit D, vit E y vit K. Requieren para su absorción la presencia de bilis y de enzimas pancreáticas lipolíticas (al igual que las grasas); por tanto, si hay un déficit de absorción de grasas, también s e ven afectadas las vitaminas liposoluble.
La mayor parte se absorben en el duodeno y el yeyuno (parte alta intestino delgado), pero algunos se absorben en la parte final del intestino delgado, en el íleo como la vitamina B12, ésta vitamina se une al factor intrínseco, el cual será secretado por las células parietales del estómago y se absorberá en el íleon.
II.3.6 Absorción en el intestino grueso: Cuando el quimo ha permanecido en el IG de 3 a 10h adquiere consistencia solida o semisólida como resultado de la absorción de agua y su nombre cambia a heces, las cuales químicamente están compuestas de agua, sales inorgánicas, células epiteliales esfaceladas de la mucosa GI, bacterias, productos de la descomposición bacteriana materiales digeridos y no absorbidos y partes no digeribles de los alimentos. Aunque el intestino delgado absorbe gran parte del agua, el grueso lo hace en volumen suficiente para ser un órgano de importancia en la conservación del equilibrio hídrico del cuerpo. De los 0.5 a 1 l que entran al intestino grueso solo 0.11 a 0.2 lt no se absorben por osmosis. Además el intestino grueso absorbe electrolitos incluido el sodio, cloruro y algunas vitaminas
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II.4 Egestión: Los restos de alimento no digerido siguen su camino por tramos del intestino grueso, a través del proceso de egestión, la ultima función del sistema digestivo. En primer lugar los restos no digeridos suben por el colon ascendente, donde se produce la reabsorción de agua y de algunos elementos, como el sodio. Además en el colon se absorbe la vitamina K y el ácido fólico .Los restos continúan por el colon transverso y baja por el colon descendente, donde se almacenan en forma de heces fecales .Finalmente, para ser expulsadas las heces llegan al recto, que se abre al exterior por el ano. El acto de expulsión de las heces se denomina defecación.
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CONCLUSIÓN A través de este trabajo se ha conseguido determinar las enzimas que participan en el proceso digestivo, las cuales son producidas e intervienen en los órganos que constituyen el sistema digestivo (Boca, Estómago, Intestino delgado, páncreas), los órganos restantes del sistema digestivo no mencionados (faringe, esófago, intestino grueso, recto) no producen enzimas, teniendo otras funciones individuales de proceso que se pudieron aprender en el contenido de este trabajo. Se investigó y se determinó que existen alrededor de 20 tipos de enzimas clasificadas en tres grupos: Lipasas, Peptidasas y Amilasas. En cuanto al proceso de degradación de los nutrientes, las enzimas secretadas por el sistema digestivo rompen las grandes moléculas del alimento en componentes de menor tamaño, permitiendo que estos nutrientes sean absorbidos más fácilmente en el intestino delgado, acelerando las reacciones químicas de todo el proceso en sus diferentes etapas y bioquímicamente son de origen proteico. Son las proteínas más importantes que hay porque sin ellas ningún proceso biológico podría llevarse a cabo ya que todo se basa en reacciones químicas También durante la investigación se descubrió que las enzimas son ampliamente utilizadas en muchos tipos de industrias diferentes. Algunos ejemplos incluyen alimentación y bebidas. Por ejemplo para repostería, cervecería, quesería.. Las enzimas se emplean mejorar la calidad de los productos, alargar la vida útil de estos.
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BIBLIOGRAFÍA
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