Capitolo 16

1. Capitolo 16 0 L’alimentazione e la digestione

2. Alimentazione ed elaborazione del cibo 0 • 16.1 Gli animali possono alimentarsi in vari modi • Tutti gli animali si nutrono di altri organismi: • gli animali che mangiano sia piante sia animali sono detti onnivori; • gli animali che mangiano solo vegetali sono detti erbivori; • gli animali che mangiano altri animali sono detti carnivori.

3. Feci Bruco Figura 16.1C Figura 16.1B Figura 16.1A Figura 16.1D 0 • Gli animali che si nutrono per ingestione utilizzano numerose strategie per procurarsi il cibo. • In base a queste, si distinguono organismi: filtratori, consumatoridelsubstrato, succhiatori.

4. Molecole piccole Pezzi di cibo Digestione chimica (idrolisi enzimatica) Le molecole nutritive entrano nelle cellule Demolizione meccanica Cibo Sostanze non digerite 2 3 4 Assorbimento Eliminazione Digestione 1 Ingestione 0 • 16.2 La trasformazione del cibo avviene in quattro fasi Figura 16.2A

5. Enzimi per la digestione di grassi 0 • Nella digestione chimica i polimeri vengono scissi in monomeri. Polimero Monomeri Enzimi per la digestione di proteine Proteina Amminoacidi Enzimi per la digestione di polisaccaridi Polisaccaride Disaccaride Monosaccaridi Enzimi per la digestione di acidi nucleici Acido nucleico Nucleotidi Glicerolo Grasso Acidi grassi Figura 16.2B

6. 0 • 16.3 La digestione avviene in compartimenti specializzati • Il cibo è digerito all’interno di compartimenti chiamati vacuoli alimentari che si fondono con i lisosomi che contengono gli enzimi idrolitici. • Le spugne, tra gli animali più semplici, compiono tutti i loro processi digestivi nei vacuoli alimentari.

7. Enzimi digestivi secreti da una ghiandola 1 Le particelle di cibo vengono inglobate 3 Le particelle di cibo vengono digerite in un vacuolo alimentare 4 0 • Gli cnidari e i vermi piatti (animali relativamente semplici) possiedono una cavità gastrovascolare, cioè un sistema digerente fornito di una sola apertura: la bocca. Bocca Tentacolo I tessuti molli vengono digeriti 2 Cibo (una dafnia) Cavità gastrovascolare Figura 16.3A

8. Bocca Faringe Esofago Gozzo Ventriglio Ano Intestino Porzione interna dell’intestino Lombrico Parete dell’intestino Esofago Stomaco Ano Bocca Gozzo Cavalletta Ciechi gastrici Intestino Stomaco Ventriglio Intestino Bocca Esofago Gozzo Ano Uccello 0 • Molti animali sono invece dotati di un tubo digerente, costituto da un canale che si estende tra due aperture, la bocca e l’ano, dotato di regioni specializzate. Figura 16.3B

9. Il sistema digerente umano 0 • 16.4 Il sistema digerente umano è costituito da un canale alimentare e da organi a esso associati • Le parti principali del canale alimentare sono: la bocca, la faringe, l’esofago, lo stomaco, l’intestino tenue, l’intestino crasso e l’ano. • Dopo essere stato inghiottito, il cibo viene spinto lungo il canale alimentare grazie alla peristalsi, una sequenza di onde ritmiche di contrazione della muscolatura liscia presente nella parete del tubo digerente.

10. Cavità orale Lingua Bocca Faringe Ghiandole salivari Esofago Fegato Esofago Cardias Stomaco Sfintere pilorico Cistifellea Pancreas Intestino tenue Intestino tenue Intestino crasso Retto Ano 0 • Un anello muscolare, chiamato sfintere pilorico, regola il passaggio degli alimenti dallo stomaco all’intestino tenue. Figura 16.4

11. Ghiandole sottolinguali Ghiandole parotidi Lingua Ghiandole sottomascellari 0 • 16.5 La digestione ha inizio all’interno della cavità orale • Le ghiandole salivari sono sei: • due parotidi; • due sottomascellari; • due sottolinguali. Figura 16.5A

12. La saliva dà inizio alla digestione chimica • la saliva contiene molte sostanze importanti per la trasformazione del cibo: • una glicoproteina che protegge la bocca e lubrifica il cibo; • alcune sostanze tampone che neutralizzano l’acidità del cibo; • il lisozima (un antibatterico); • l’amilasi salivare (o ptialina) (un enzima digestivo).

13. Denti Incisivi Canini Premolari Molari Lingua Apertura del dotto di una ghiandola salivare La masticazione dà inizio alla digestione meccanica • Grazie all’azione meccanica dei denti, il cibo viene frantumato ed esposto all’azione degli enzimi. • La lingua è un organo muscolare, ricoperto da papille gustative, che contengono i recettori del gusto. • La lingua mescola il cibo con la saliva, formando il bolo alimentare. Figura 16.5B

14. Lingua Bolo di cibo L’epiglottide si alza Faringe L’epiglottide si abbassa L’epiglottide si alza Sfintere esofageo La laringe si alza Laringe La laringe si abbassa Trachea Esofago Esofago Sfintere contratto Sfintere rilasciato Sfintere contratto 0 • 16.6 Sia il cibo sia l’aria che respiriamo passano attraverso la faringe • Un riflesso legato alla deglutizione fa passare il bolo alimentare dalla faringe all’esofago, impedendogli di entrare nella trachea (osservare in figura l'epiglottide). Figura 16.6

15. Muscoli circolari contratti I muscoli circolari si contraggono, restringendo il canale, e il bolo viene spinto giù. Muscoli circolari rilassati Bolo alimentare I muscoli circolari si rilassano e il canale si apre. Muscoli circolari contratti Muscoli circolari rilassati Stomaco 0 • 16.7 L’esofago convoglia il bolo alimentare verso lo stomaco • Le onde peristaltiche nell’esofago fanno passare il bolo alimentare nello stomaco. Figura 16.7

16. La parete dell’esofago è costituita da quattro strati (o tonache): • la mucosa; • la sottomucosa; • la tonaca muscolare; • la tonaca sierosa.

17. Il pepsinogeno e l’HCl sono secreti nel lume della ghiandola gastrica 1 L’HCl acidifica il contenuto dellostomaco e converte il pepsinogeno in pepsina 2 La pepsina comincia la digestione chimica delle proteine 3 0 • 16.8 Lo stomaco immagazzina temporaneamente il cibo e lo demolisce per mezzo di acidi ed enzimi • Lo stomaco e la produzione di succhi gastrici: Colonizzata SEM 2500 Superficie interna dello stomaco Cavità dello stomaco Fossette gastriche Rilascio dei succhi gastrici (muco, HCl e pepsinogeno) 3 Particelle di cibo Rilascio di succhi gastrici Pepsinogeno Pepsina (enzima attivo) Epitelio 2 Cellule mucose HCl 1 Stomaco Ghiandola gastrica Sfintere pilorico Cellule principali Cellule parietali Figura 16.8

18. La regolazione dell’attività gastrica • L’attività delle ghiandole gastriche è regolata da un insieme di segnali nervosi e ormonali. • L’odore del cibo genera un segnale nervoso che stimola le ghiandole a produrre i succhi gastrici. • Quando le sostanze alimentari raggiungono lo stomaco inducono le cellule G a rilasciare l’ormone gastrina, che stimola ulteriormente la produzione di succhi gastrici. • Quando il contenuto dello stomaco diventa troppo acido, un meccanismo a feedback negativo inibisce la secrezione dei succhi gastrici.

19. Dal bolo alimentare al chimo • La contrazione dei muscoli della parete dello stomaco rimescola il cibo con i succhi gastrici, formando il chimo. • Normalmente, il chimo non può risalire dallo stomaco all’esofago (a cui è collegato attraverso il cardias). Quando ciò accade, si parla di riflusso gastrico, che provoca «acidità di stomaco». • Un po’ per volta, il chimo passa dallo stomaco all’intestino attraverso uno sfintere: il piloro. • Lo stomaco impiega da due a sei ore a svuotarsi.

20. Fegato Bile Cistifellea Stomaco Bile Chimo acido Pancreas Enzimi dell’intestino Succhi pancreatici Duodeno (parte dell’intestino tenue) 0 • 16.9 Nella prima parte dell’intestino si riversano ormoni ed enzimi prodotti dal fegato e dal pancreas • Il pancreas produce una soluzione basica ricca di enzimi digestivi e di bicarbonato (che neutralizza l’acidità del chimo). Figura 16.9

21. 0 • Due ormoni (la secretina e il CCK,colecistochinina) aumentano nel fegato la produzione di bile, che si accumula nella cistifellea (un sacchetto a forma di pera situato alla base del fegato). • La bile contiene sali biliari che emulsionano i grassi rendendoli più facilmente attaccabili da parte degli enzimi.

22. 0 • 16.10 Nel duodeno termina la digestione chimica degli alimenti • Nell’intestino tenue avviene un processo di digestione enzimatica che termina la digestione delle macromolecole presenti nei cibi. Tabella 16.10

23. 16.11 Il pancreas e il fegato svolgono numerose funzioni legate più o meno strettamente alla digestione • Il pancreas è una ghiandola situata appena al di sotto dello stomaco, nella parte sinistra della cavità addominale, e costituita da una parte endocrina e da una parte endocrina, secernente enzimi che intervengono nella digestione. • Il fegato è spesso definito il «laboratorio chimico» dell’organismo, in quanto svolge numerose funzioni.

24. Funzioni metaboliche e di deposito del fegato • Tutte le sostanze assorbite dall’intestino passano per il fegato, prima di essere trasferite ad altre cellule. • I monosaccardi possono essere trasformati in glucosio, che può essere trattenuto nel tessuto epatico sotto forma di glicogeno. • Gli amminoacidi vengono trasformati in zuccheri, grassi o precursori dell’ATP. • Gli acidi grassi possono essere demoliti nel fegato per formare ATP. • Le vitamine liposolubili e alcuni minerali possono essere immagazzinate nel fegato.

25. Funzione protettiva del fegato • Il fegato trasforma numerose sostanze, rendendole innocue e facilmente eliminabili. • Le sostanze vengono demolite attraverso processi catabolici oppure coniugati con composti che ne inibiscono l’attività. Le sostanze demolite possono essere: • endogene (ormoni come l’insulina, gli estrogeni e il progesterone) • esogene (farmaci come antibiotici e sulfammidici)

26. La struttura del fegato: Figura 16.11

27. 0 • 16.12 L’assorbimento delle sostanze nutritive avviene principalmente nella seconda parte dell’intestino tenue La parete interna dell’intestino tenue presenta molte piccole estroflessioni digitiformi, chiamate villi, che aumentano la superficie di assorbimento. Vasi sanguigni con sangue diretto verso il fegato Lume Strati muscolari Pliche circolari Villi Assorbimento delle sostanze nutritive Figura 16.12 Parete intestinale

28. Lume dell’intestino Assorbimento delle sostanze nutritive Assorbimento delle sostanze nutritive nelle cellule epiteliali Microvilli Cellule epiteliale Amminoacidi e zuccheri Acidi grassi e glicerolo Grassi Capillari sanguigni Sangue Vaso linfatico Linfa Cellule epiteliali Villi 0 • Le sostanze nutritive passano attraverso l’epitelio intestinale (per diffusione o trasporto attivo) e poi attraverso le sottili pareti dei capillari o dei vasi linfatici e giungono così al fegato dove vengono trasformate e accumulate. Figura 16.12

29. Nell’intestino tenue vengono dunque assorbiti: • i monosaccaridi; • gli amminoacidi; • i lipidi; • le vitamine; • l’acqua e gli ioni.

30. Intestino crasso (colon) Intestino tenue Sfintere Ultimo tratto dell’intestino tenue Retto Ano Flusso delle sostanze nutritive Appendice Cieco 0 • 16.13 La funzione principale dell’intestino crasso consiste nel terminare il riassorbimento dell’acqua e dei sali minerali • L'intestino crasso è suddiviso in retto, con l'appendice, colon (ascendente, trasverso, discendente e sigma)e retto. • Le feci rappresentano i prodotti di scarto della digestione e vengono immagazzinate nella porzione terminale del colon, il retto. Figura 16.13

31. Batteri Strati mucosi dello stomaco Colonizzato SEM 10 000 COLLEGAMENTI 0 • 16.14 Le principali patologie del sistema digerente e le loro cause • Patologie gastriche • Una delle patologie più diffuse dello stomaco e della prima parte del duodeno è l’ulcera. L’ulcera è causata da batteri (Helicobacter pylori) che si trovano sugli strati mucosi dello stomaco. Figura 16.14

32. Patologie del fegato • Le epatiti sono processi infiammatori acuti o cronici del fegato che possono portare alla necrosi o favorire l’insorgenza del cancro. • Patologie pancreatiche • La pancreatite acuta ha varie cause, tra le quali la presenza di un calcolo nelle vie biliari; la pancreatite cronica è un processo infiammatorio che si protrae nel tempo e che porta alla progressiva atrofia dell’organo. • Patologie dell’intestino • L’appendicite è un’infiammazione acuta dell’appendice cecale; il tumore al colon-retto è la forma di cancro che colpisce più spesso il sistema digerente.

33. 0 • 16.15 Il sistema digerente degli erbivori è più lungo e complesso di quello dei carnivori • A seconda del tipo di alimentazione, negli animali esistono molte varianti allo schema generale del sistema digerente umano. • I mammiferi erbivori, che non sono in grado di digerire la cellulosa delle piante di cui si cibano, hanno un caratteristico tubo digerente molto lungo, dotato di speciali sacche che ospitano una grande quantità di batteri e protozoi che trasformano la cellulosa in zuccheri semplici e altre sostanze nutritive.

34. Intestino tenue Intestino tenue Stomaco Cieco Intestino crasso (colon) Carnivoro Erbivoro 0 • Di solito Il tubo digerente degli erbivori è più lungo di quello dei carnivori. Figura 16.15A

35. Omaso Rumine Intestino Esofago Reticolo Abomaso Rumine 0 • I mammiferi ruminanti (bovini, ovini, caprini e cervidi) hanno un sistema elaborato per digerire la cellulosa: il loro stomaco è dotato di quattro camere dove sono presenti batteri in grado di demolire la cellulosa. 3 1 2 4 Figura 16.15B

36. Alimentazione bilanciata e salute 0 • 16.16 L’alimentazione fornisce energia per la crescita e per lo svolgimento di tutte le attività dell’organismo • Un’alimentazione bilanciata fornisce: • l’energia necessaria per le attività dell’organismo; • le sostanze di base per fabbricare le proprie molecole complesse; • le molecole essenziali (che gli animali non sono in grado di fabbricare). Tabella 16.16

37. COLLEGAMENTI • 16.17 Il grasso corporeo e la mania delle diete • Nella cultura occidentale il grasso corporeo in eccesso è considerato antiestetico, mentre altre culture considerano il grasso in modo diverso. • Le diete dimagranti possono aiutare le persone a perdere perso ma possono essere rischiose per la loro salute. Tabella 16.17

38. Amminoacidi essenziali Metionina Valina (Istidina) Treonina Fenilalanina Leucina Granoturco e altri cereali Isoleucina Fagioli e altri legumi Triptofano Lisina 0 • 16.18 Una corretta alimentazione deve contenere gli amminoacidi essenziali, vitamine e minerali • Gli otto amminoacidi essenziali che l’uomo adulto non è in grado di fabbricare possono essere ottenuti dalle proteine animali o da una giusta combinazione di alimenti di origine vegetale (cereali-legumi). Figura 16.18

39. 0 • Le vitamine sono sostanze nutritive organiche essenziali ma necessarie in quantità molto inferiore rispetto agli amminoacidi. • Le vitamine indispensabili all’uomo sono 13. • La maggior parte delle vitamine sono coenzimi o parti di coenzimi, hanno funzioni catalitiche e vengono usate più volte nelle reazioni metaboliche.

40. 0 Vitamine necessarie all’organismo umano: Tabella 16.18

41. 0 • Il funzionamento dell’organismo richiede anche diverse sostanze inorganiche: i minerali. • Nel campo della nutrizione vengo detti minerali gli elementi chimici diversi dal carbonio, dall’idrogeno, dall’ossigeno e dall’azoto (i quattro componenti principali dei composti organici. • I minerali svolgono molte funzioni diverse.

42. COLLEGAMENTI 0 • 16.19 Ancora oggi milioni di persone sono denutrite e soffrono di fame • Circa 200 milioni di bambini al di sotto dei cinque anni soffrono di malnutrizione proteico-energetica. • Tra le carenze vitaminiche (ipovitaminosi) più diffuse vi sono quelle delle vitamine A e D. • Anche un insufficiente apporto minerale può provocare malattie. Figura 16.19A, B

43. Fattori di rischio inevitabili Fattori di rischio comportamentali Tasso di colesterolo elevato e pressione alta Invecchiamento Dieta ricca di grassi Storia familiare Inattività fisica Malattia cardiovascolare Fumo Essere maschi COLLEGAMENTI 0 • 16.20 L’alimentazione può influire sul rischio di contrarre malattie cardiovascolari e alcuni tipi di cancro • Un’alimentazione bilanciata può aiutare a ridurre il rischio di malattie cardiovascolari e cancro. Figura 16.20

44. 0 Linee guida per un’alimentazione che riduce il rischio di cancro: Tabella 16.20