Digestão
Sistemas digestivos assumem muitas formas. Há uma distinção fundamental entre a digestão interna e externa. A digestão externa desenvolveu-se anteriormente na história evolutiva, e a maioria dos fungos ainda depende dela. Neste processo, as enzimas são secretadas no ambiente que envolve o organismo, onde decompõem uma matéria orgânica, e alguns dos produtos se difundem de volta para o organismo. Os animais têm um tubo (trato gastrointestinal) no qual ocorre a digestão interna, que é mais eficiente porque mais produtos quebrados podem ser capturados, e o ambiente químico interno pode ser controlado de forma mais eficiente.
alguns organismos, incluindo quase todas as aranhas, simplesmente secretam biotoxinas e produtos químicos digestivos (por exemplo, enzimas) no ambiente extracelular antes da ingestão da consequente “sopa”. Em outros, uma vez que nutrientes ou alimentos potenciais estão dentro do organismo, a digestão pode ser conduzida para uma vesícula ou uma estrutura semelhante a um saco, através de um tubo, ou através de vários órgãos especializados destinados a tornar a absorção de nutrientes mais eficiente.
Sistemas de segregação
As bactérias usam vários sistemas para obter nutrientes de outros organismos nos ambientes.
Sistema de transporte de canais
Num sistema de transporte de canais, várias proteínas formam um canal contíguo atravessando as membranas internas e externas das bactérias. É um sistema simples, que consiste de apenas três subunidades proteicas: a proteína ABC, a proteína de fusão da membrana (MFP) e a proteína da membrana externa (OMP). Este sistema de secreção transporta várias moléculas, desde iões, medicamentos, a proteínas de vários tamanhos (20-900 kDa). As moléculas secretadas variam em tamanho desde a pequena Escherichia coli peptide colicina V, (10 kDa) até a proteína de adesão celular Pseudomonas fluorescens LapA de 900 kDa.
Seringa molecular
Um sistema de secreção tipo III significa que uma seringa molecular é usada através da qual uma bactéria (por exemplo, certos tipos de Salmonella, Shigella, Yersinia) pode injetar nutrientes nas células protistas. Um desses mecanismos foi descoberto pela primeira vez em Y. pestis e mostrou que toxinas poderiam ser injetadas diretamente do citoplasma bacteriano no citoplasma das células de seu hospedeiro ao invés de simplesmente serem secretadas no meio extracelular.
Máquinas de conjugação
Máquinas de conjugação de algumas bactérias (e flagelos arqueológicos) são capazes de transportar tanto DNA quanto proteínas. Foi descoberta em Agrobacterium tumefaciens, que usa este sistema para introduzir o Ti plasmídeo e proteínas no hospedeiro, que desenvolve o fel da coroa (tumor). O complexo VirB de Agrobacterium tumefaciens é o sistema prototípico.
A Rhizobia fixadora de nitrogénio é um caso interessante, em que elementos conjugados se envolvem naturalmente na conjugação interretiniana. Tais elementos como os plasmídeos Agrobacterium Ti ou Ri contêm elementos que podem transferir para as células vegetais. Os genes transferidos entram no núcleo das células vegetais e transformam efectivamente as células vegetais em fábricas para a produção de opinas, que as bactérias utilizam como fontes de carbono e energia. As células vegetais infectadas formam o galão da coroa ou tumores radiculares. Os plasmídeos Ti e Ri são assim endossimbiontes das bactérias, que por sua vez são endossimbiontes (ou parasitas) da planta infectada.
Os plasmídeos Ti e Ri são eles próprios conjugativos. A transferência de Ti e Ri entre bactérias utiliza um sistema independente (o tra, ou operon, transferência) do sistema de transferência inter-reino (o vir, ou virulência, operon). Tal transferência cria estirpes virulentas de Agrobactérias anteriormente avirulentas.
Lançamento de vesículas da membrana externa
Além do uso dos complexos multiprotéicos listados acima, as bactérias Gram-negativas possuem outro método para a liberação de material: a formação de vesículas da membrana externa. Porções da membrana externa são retiradas, formando estruturas esféricas feitas de um bocal lipídico que envolve materiais periplásmicos. Verificou-se que vesículas de várias espécies bacterianas contêm factores de virulência, algumas têm efeitos imunomoduladores e algumas podem aderir directamente e intoxicar as células hospedeiras. Embora a libertação de vesículas tenha sido demonstrada como uma resposta geral às condições de stress, o processo de carregamento das proteínas da carga parece ser selectivo.
Cavidade gastrovascular
A cavidade gastrovascular funciona como um estômago tanto na digestão como na distribuição de nutrientes para todas as partes do corpo. A digestão extracelular ocorre dentro desta cavidade central, que é revestida com o gastroderme, a camada interna do epitélio. Esta cavidade tem apenas uma abertura para o exterior que funciona como uma boca e um ânus: resíduos e matéria não digerida são excretados através da boca/ânus, o que pode ser descrito como um intestino incompleto.
Numa planta como a Mosca de Vénus que pode fazer o seu próprio alimento através da fotossíntese, não come e digere as suas presas para os objectivos tradicionais de colheita de energia e carbono, mas caça principalmente para nutrientes essenciais (nitrogénio e fósforo em particular) que estão em falta no seu habitat pantanoso e ácido.
Phagosome
Um fagosoma é um vacúolo formado em torno de uma partícula absorvida pela fagocitose. O vacúolo é formado pela fusão da membrana celular ao redor da partícula. Um fagosoma é um compartimento celular no qual microorganismos patogênicos podem ser mortos e digeridos. Phagosomes fuse with lysosomes in their maturation process, forming phagolysosomes. In humans, Entamoeba histolytica can phagocytose red blood cells.
Specialised organs and behaviours
To aid in the digestion of their food, animals evolved organs such as beaks, tongues, radulae, teeth, crops, gizzards, and others.
Beaks
Birds have bony beaks that are specialised according to the bird’s ecological niche. For example, macaws primarily eat seeds, nuts, and fruit, using their beaks to open even the toughest seed. First they scratch a thin line with the sharp point of the beak, then they shear the seed open with the sides of the beak.
The mouth of the squid is equipped with a sharp horny beak mainly made of cross-linked proteins. Ele é usado para matar e rasgar as presas em pedaços manejáveis. O bico é muito robusto, mas não contém quaisquer minerais, ao contrário dos dentes e maxilares de muitos outros organismos, incluindo espécies marinhas. O bico é a única parte indigestível da lula.
Tongue
A língua é o músculo esquelético no chão da boca da maioria dos vertebrados, que manipula os alimentos para mastigar (mastigação) e engolir (deglutição). É sensível e mantida húmida pela saliva. A parte inferior da língua é coberta por uma membrana mucosa lisa. A língua também tem um sentido de toque para localizar e posicionar as partículas de alimentos que requerem mastigação adicional. A língua é utilizada para enrolar partículas de alimento em um bolo antes de ser transportada pelo esôfago através da peristalse.
A região sublingual sob a parte frontal da língua é um local onde a mucosa oral é muito fina, e sub-ligada por um plexo de veias. Este é um local ideal para introduzir certos medicamentos no corpo. A via sublingual aproveita a qualidade altamente vascular da cavidade oral, e permite a rápida aplicação de medicamentos no sistema cardiovascular, contornando o trato gastrointestinal.
Dentes
Dentes (dente singular) são pequenas estruturas esbranquiçadas encontradas nos maxilares (ou bocas) de muitos vertebrados que são usados para rasgar, raspar, ordenhar e mastigar alimentos. Os dentes não são feitos de osso, mas sim de tecidos de densidade e dureza variáveis, tais como esmalte, dentina e cemento. Os dentes humanos têm um fornecimento de sangue e nervos que permite a propriocepção. Esta é a capacidade de sensação quando mastigamos, por exemplo, se mordermos algo demasiado duro para os nossos dentes, como uma placa lascada misturada na comida, os nossos dentes enviam uma mensagem ao nosso cérebro e percebemos que não pode ser mastigado, por isso deixamos de tentar.
As formas, tamanhos e números de tipos de dentes dos animais estão relacionados com as suas dietas. Por exemplo, os herbívoros têm um número de molares que são usados para moer a matéria vegetal, o que é difícil de digerir. Os carnívoros têm dentes caninos que são usados para matar e rasgar a carne.
Cultura
Uma cultura, ou garupa, é uma porção expandida de parede fina do trato alimentar usada para o armazenamento de alimentos antes da digestão. Em algumas aves é uma bolsa expandida e musculosa perto do esófago ou da garganta. Em pombos e pombos adultos, a cultura pode produzir leite para alimentar aves recém-nascidas.
Certos insetos podem ter uma cultura ou esôfago aumentado.
Abomasum
Herbívoros evoluíram cecums (ou um abomaso no caso de ruminantes). Os ruminantes têm um estômago dianteiro com quatro câmaras. Estes são o rúmen, o retículo, o omaso e o abomaso. Nas duas primeiras câmaras, o rúmen e o retículo, o alimento é misturado com saliva e se separa em camadas de material sólido e líquido. Os sólidos se aglomeram para formar o mimo (ou bolus). O mimo é então regurgitado, mastigado lentamente para misturar completamente com saliva e quebrar o tamanho da partícula.
Fibra, especialmente celulose e hemi-celulose, é principalmente quebrado em ácidos gordos voláteis, ácido acético, ácido propiónico e ácido butírico nestas câmaras (o retículo-rúmen) por micróbios: (bactérias, protozoários e fungos). No omaso, a água e muitos dos elementos minerais inorgânicos são absorvidos pela corrente sanguínea.
O abomaso é o quarto e último compartimento estomacal dos ruminantes. É um equivalente próximo de um estômago monogástrico (por exemplo, os de humanos ou suínos), e o digesta é processado aqui de forma muito semelhante. Serve principalmente como um local para hidrólise ácida de proteínas microbianas e dietéticas, preparando estas fontes proteicas para posterior digestão e absorção no intestino delgado. A digesta é finalmente movida para o intestino delgado, onde ocorre a digestão e absorção de nutrientes. Os micróbios produzidos no retículo-rúmen também são digeridos no intestino delgado.
Comportamentos especializados
Regurgitação foi mencionada acima em abomaso e cultivo, referente ao leite da cultura, uma secreção do forro da cultura de pombos e pombas com que os pais alimentam as crias por regurgitação.
Muitos tubarões têm a capacidade de virar o estômago de dentro para fora e de fora da boca para se livrarem de conteúdos indesejáveis (talvez desenvolvidos como forma de reduzir a exposição a toxinas).
Outros animais, como coelhos e roedores, praticam comportamentos de coprofagia – comendo fezes especializadas de forma a digerir de novo os alimentos, especialmente no caso de alimentos grosseiros. Capivara, coelhos, hamsters e outras espécies relacionadas não têm um sistema digestivo complexo como, por exemplo, os ruminantes. Em vez disso, eles extraem mais nutrição da erva, dando aos seus alimentos uma segunda passagem através do intestino. Pellets fecais macios de alimentos parcialmente digeridos são excretados e geralmente consumidos imediatamente. Eles também produzem excrementos normais, que não são comidos.
Os elefantes jovens, pandas, coalas e hipopótamos comem as fezes da mãe, provavelmente para obter as bactérias necessárias para digerir adequadamente a vegetação. Quando nascem, os seus intestinos não contêm estas bactérias (são completamente estéreis). Sem elas, elas não seriam capazes de obter nenhum valor nutricional de muitos componentes vegetais.
Em minhocas
O sistema digestivo de uma minhoca consiste de uma boca, faringe, esôfago, colheita, moela e intestino. A boca é rodeada por lábios fortes, que agem como uma mão para agarrar pedaços de erva morta, folhas e ervas daninhas, com pedaços de terra para ajudar a mastigar. Os lábios quebram a comida em pedaços menores. Na faringe, a comida é lubrificada por secreções de muco para facilitar a passagem. O esôfago adiciona carbonato de cálcio para neutralizar os ácidos formados pela decomposição da matéria alimentar. O armazenamento temporário ocorre na cultura onde os alimentos e o carbonato de cálcio são misturados. Os músculos poderosos da moela agitam e misturam a massa dos alimentos e a sujidade. Quando a batedeira está completa, as glândulas nas paredes da moela adicionam enzimas à pasta espessa, o que ajuda a decompor quimicamente a matéria orgânica. Por peristaltismo, a mistura é enviada para o intestino onde as bactérias amigáveis continuam a decompor-se quimicamente. Isso libera carboidratos, proteínas, gordura e várias vitaminas e minerais para absorção no corpo.