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1 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia 2 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012 C7 – Il sistema digerente e la nutrizione 3 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012 Gli animali hanno sistemi digerenti adatti ai vari tipi di nutrizione La digestione contribuisce all’omeostasi rifornendo le cellule del corpo delle sostanze nutritive. Al sistema digerente sono affidati i seguenti processi: • ingestione; • digestione meccanica; • digestione chimica; • assorbimento; • eliminazione. 4 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012 Sintesi della digestione chimica delle macromolecole La digestione chimica richiede l’intervento di enzimi secreti dal tubo digerente o da ghiandole accessorie che vi riversano i loro succhi. Essa consente di ottenere molecole abbastanza piccole da poter essere assorbite dal tubo digerente. 5 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012 Un sistema digerente completo presenta compartimenti specializzati La maggior parte degli animali ha un tubo digerente completo. Esistono però alcuni animali, come le planarie (vermi piatti), che sono dotati di tubo digerente incompleto, il quale inizia e termina con la stessa apertura. 6 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012 Un sistema digerente completo presenta compartimenti specializzati Un tubo digerente completo, come quello degli uccelli e dei lombrichi, è fornito di una bocca e di un ano, oltre che di comparti specializzati come il gozzo (per lo stoccaggio temporaneo), il ventriglio (in cui il cibo viene sminuzzato meccanicamente) e l’intestino (dove ha luogo la digestione chimica). 7 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012 Il tubo digerente completo dei mammiferi Gli erbivori hanno un tubo digerente lungo e suddiviso in compartimenti specializzati che ospitano i microrganismi capaci di digerire la cellulosa (spesso contenuti nel cieco). I carnivori hanno tubi digerenti molto più brevi. Il loro cibo risulta in effetti molto più facile da digerire e, se è presente un cieco, è di dimensioni contenute. 8 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012 Il tubo digerente completo dei mammiferi erbivori ruminanti Alcuni erbivori ruminanti (mucche, pecore) hanno grossi stomaci suddivisi in quattro sacche: (1) rumine, (2) reticolo, (3) omaso e (4) abomaso. Il rumine è una capiente camera di fermentazione che ospita microrganismi. 9 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012 Il nostro sistema digerente è adatto a una dieta onnivora Il sistema digerente umano è un lungo tubo suddiviso in distretti che parte dalla bocca, continua con la faringe, l’esofago, lo stomaco, l’intestino tenue e crasso e termina infine con l’ano. Il tubo digerente è coadiuvato dal lavoro di alcuni organi accessori. 10 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012 Nella bocca avvengono le prime fasi della digestione meccanica e chimica Il processo di demolizione degli alimenti inizia nella bocca. La funzione dei 32 denti permanenti, di quattro tipi diversi, è di sminuzzare il cibo in frammenti adatti per essere ingoiati. Tre paia di ghiandole salivari hanno il compito di secernere la saliva, che contiene un enzima digestivo. La lingua ha il compito di miscelare il cibo con la saliva. 11 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012 L’esofago conduce il cibo allo stomaco L’esofago è un tubo muscolare che parte dalla faringe e giunge allo stomaco. Durante l’ingestione, il palato molle si sposta all’indietro e la trachea verso l’alto; il bolo alimentare entra così nell’esofago, l’unica via che può prendere, visto che il passaggio dell’aria è sbarrato dall’epiglottide. 12 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012 L’esofago conduce il cibo allo stomaco Dopo che il bolo alimentare è stato inghiottito, una contrazione ritmica, detta peristalsi, lo spinge lungo il tubo digerente. La peristalsi ha inizio nell’esofago e prosegue in tutti i distretti successivi del tubo digerente. 13 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012 Nello stomaco si accumula il cibo e ha luogo la digestione chimica Lo stomaco ha tre funzioni: • accumula il cibo; • dà inizio alla digestione delle proteine; • modula lo spostamento del cibo parzialmente digerito nell’intestino tenue. Le ghiandole gastriche secernono i succhi gastrici, contenenti un precursore dell’enzima pepsina, acido cloridrico e muco. 14 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012 Nell’intestino tenue termina la digestione chimica e sono assorbiti i nutrienti L’intestino tenue è un tubo lungo mediamente 6 m; i primi 25 cm circa corrispondono al duodeno, dove sboccano i dotti che riversano la bile, prodotta dal fegato, e i succhi pancreatici, prodotti dal pancreas. Gli enzimi della bile e dei succhi pancreatici digeriscono i carboidrati, le proteine e i grassi. 15 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012 Nell’intestino tenue termina la digestione chimica e sono assorbiti i nutrienti La parete interna dell’intestino tenue contiene pieghe digitiformi chiamate villi, che sono a loro volta provviste di migliaia di microscopiche estroflessioni chiamate microvilli, le quali aumentano enormemente la superficie di assorbimento. Inoltre, i villi secernono gli enzimi intestinali che concludono il processo della digestione chimica. 16 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012 I prodotti del pancreas e del fegato contribuiscono alla digestione chimica Il pancreas, il fegato e la cistifellea sono organi digerenti accessori e producono o raccolgono degli importanti enzimi digestivi. Il pancreas produce il succo pancreatico. Il fegato produce la bile, un fluido che viene raccolto nella cistifellea. 17 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012 Lo stomaco e il duodeno sono anche organi ghiandolari endocrini Sia lo stomaco sia il duodeno, oltre alle rispettive funzioni di avvio alla digestione e di secrezione enzimatica che degrada gli alimenti, svolgono anche funzioni endocrine e producono degli ormoni. Lo stomaco produce la gastrina, che aumenta l’attività secretoria delle ghiandole gastriche. Il duodeno produce la secretina e la colecistochinina, che stimolano la digestione dei grassi e delle proteine. 18 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012 Il malfunzionamento del fegato ha effetti sull’intero organismo Le principali malattie che colpiscono il fegato sono: • l’itterizia, causata da una quantità troppo elevata di pigmenti biliari nel sangue; • le epatiti virali, infiammazioni del fegato causate da virus; • la cirrosi epatica, in cui il tessuto epatico è sostituito da tessuto fibroso cicatriziale inattivo, fortemente correlata all’alcolismo o all’intossicazione da farmaci; • il cancro al fegato, spesso asintomatico. 19 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012 L’intestino crasso assorbe l’acqua e prepara gli scarti da eliminare L’intestino crasso comprende i tre tratti chiamati cieco, colon e retto e termina con l’ano. Questa parte del tubo digerente ha il compito di assorbire acqua, minerali e vitamine; inoltre, esso raccoglie e accompagna all’espulsione i materiali indigeriti. 20 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012 L’intestino crasso assorbe l’acqua e prepara gli scarti da eliminare Il cieco è il primo tratto dell’intestino crasso e ha il compito di digerire parte dei materiali non digeriti a monte, in particolare le fibre vegetali, di riassorbire sali e di lubrificare la massa di materiale in transito. Nel cieco si trova anche l’appendice, che gioca un ruolo difensivo nelle infezioni. Il colon ha il compito di riassorbire acqua e minerali dalla materia in transito prima dell’espulsione. Il retto espelle i residui della digestione, raccolti sotto forma di feci, attraverso l’ano. 21 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012 L’alimentazione deve fornire tutti i nutrienti in dosi bilanciate I principali nutrienti sono i carboidrati, i lipidi o grassi, le proteine, i minerali e le vitamine. Un esempio di etichetta alimentare con i valori nutrizionali di una confezione di cereali, dove sono indicate le diverse tipologie di nutrienti principali. 22 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012 I carboidrati forniscono energia di pronto uso e fibre utili al transito intestinale I carboidrati sono presenti negli alimenti sotto forma di zuccheri, amidi e fibre. Dopo essere stati assorbiti dal tubo digerente nel flusso sanguigno, tutti gli zuccheri vengono convertiti in glucosio e vanno a rifornire le cellule, per le quali esso rappresenta la fonte diretta di energia. In una dieta bilanciata è importante considerare anche la qualità dei carboidrati: quelli complessi dovrebbero essere soprattutto integrali, gli zuccheri semplici andrebbero contenuti. Le fibre comprendono vari carboidrati indigeribili, ma sono importanti poiché stimolano il movimento dell’intestino crasso e facilitano il transito intestinale. 23 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012 I lipidi forniscono energia per l’utilizzo a lungo termine Come i carboidrati, i trigliceridi (grassi e oli) forniscono alle nostre cellule energia, tuttavia i grassi vengono immagazzinati nel corpo nelle cellule adipose, per un uso a lungo termine. I cibi di derivazione animale contengono acidi grassi saturi, mentre gli oli di origine vegetale contengono acidi grassi insaturi. Il colesterolo è un lipide molto importante per gli organismi animali; esso viene sintetizzato nel fegato e solo una piccola parte viene assunta con l’alimentazione: ne sono abbastanza ricchi gli alimenti di origine animale. 24 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012 Le proteine forniscono «materiale da costruzione» per le cellule Le proteine vengono digerite sotto forma di amminoacidi, che le cellule usano per sintetizzare centinaia di tipi diversi di proteine. Dei 20 amminoacidi, otto sono essenziali, cioè vanno assunti con la dieta in quanto non sintetizzabili dalle nostre cellule. Gli alimenti ricchi di proteine includono le uova, i latticini, la carne, il pesce, i legumi. 25 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012 I minerali svolgono diversi ruoli metabolici e strutturali I minerali sono delle sostanze inorganiche non energetiche indispensabili al nostro organismo. Essi regolano le reazioni biochimiche, sono incorporati in tessuti o in speciali molecole, sono parte integrante della contrazione muscolare e della trasmissione dell’impulso nervoso; nel loro complesso, dunque, essi permettono ai vari meccanismi del corpo umano di non «incepparsi». I principali minerali primari e in tracce indispensabili per il nostro organismo sono: calcio, fosforo, potassio, sodio, cloro, magnesio, zinco, ferro, rame, iodio, selenio. 26 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012 Le vitamine hanno un importante ruolo regolatore del metabolismo Le vitamine sono composti organici che regolano varie attività metaboliche e che devono essere presenti nella dieta. Le vitamine idrosolubili comprendono la vitamina C, le vitamine del gruppo B e la vitamina H. Le vitamine liposolubili comprendono la vitamina A, la vitamina D, la vitamina E e la vitamina K. Le vitamine C, E e A hanno un’importante funzione antiossidante. Le vitamine del gruppo B sono importanti per la respirazione cellulare e la produzione di emoglobina; molte di esse sono dei coenzimi. La vitamina D è importante per lo sviluppo e mantenimento delle ossa. La vitamina H è un coenzima necessario per il metabolismo. La vitamina K è legata alla coagulazione del sangue. 27 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012 L’obesità, le malattie correlate e i disordini alimentari Si definisce obesità quella condizione in cui si supera il 30% del peso forma. L’obesità, quasi sempre legata anche alla sedentarietà, è associabile al diabete di tipo 2 e a malattie cardiovascolari. Altri disordini alimentari piuttosto comuni comprendono l’anoressia nervosa, caratterizzata da un’irrazionale paura di ingrassare che si traduce nel rifiuto di mangiare anche il minimo indispensabile per mantenere un peso salutare, e la bulimia nervosa, caratterizzata da un comportamento ciclico di abbuffate e uso di lassativi o vomito autoindotto per evitare l’aumento di peso. 28 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012
