INSETTI Sistemi anatomici S. secretore S. circolatorio S. escretorio S. digerente S. nervoso S. riproduttore Sistema muscolare • Muscoli splancnici o viscerali a fibra liscia (app. digerente, cuore ecc.); • Muscoli scheletrici o somatici a miofibrilla striata Sistema muscolare I muscoli degli insetti sono quasi tutti del tipo striato. Gli elementi strutturali sono le miofibrille longitudinali. La grande superficie interna dell’esoscheletro consente l’attacco di muscoli scheletrici in numero decisamente superiore di quelli che possono inserirsi sull’impalcatura scheletrica dei Vertebrati. Detti muscoli sono collegati a molti apodemi, fragmi e furche, al tentorio o direttamente sulle superfici interne del tegumento. Gli organi interni sono rivestiti da muscolatura viscerale. Muscolatura scheletrica cuticola epidermide Membrana basale scleriti tonofibrille muscolo I muscoli scheletrici si possono classificare sia rispetto ai movimenti che consentono di fare che rispetto alle varie parti del corpo che mettono in connessione. Esempi di muscoli scheletrici Sistema nervoso degli insetti Viscerale Centrale Periferico La trasmissione nervosa Trasmissione elettrica (differenza di potenziale) Trasmissione chimica (mediatori chimici) sinapsi Acetilcolina Adrenalina Acido γ-amino-butirrico Colinesterasi (enzima) Sistema nervoso degli insetti La cellula nervosa o neurone e la sua struttura. Negli insetti si riconoscono 3 tipi principali di neuroni: Sensoriali (bipolari o centripeti) Associativi (multipolari o interneuroni) Motori (unipolari o centrifughi) La trasmissione nervosa (agli altri gangli) muscolo Stimolo esterno cuticola Reazione Stato di allarme (agli altri gangli) Sistema nervoso centrale La catena gangliare Evoluzione SISTEMA NERVOSO CENTRALE Cerebro Protoce rebro •Lobi ottici •Cel. neuricrine Deuto cerebr o •centri olfattivi (antenne ) Gnatocerebro Trito cereb ro Catena gaglionare ventrale •Zampe e ali •Apparati boccali •App genitale Sistema nervoso centrale Sistema nervoso centrale protocerebro deutocerebro tritocerebro ganglio sottoesofageo cingolo periesofageo cerebro ganglio sottoesofageo Versione semplificata ghiandole endocrine retrocerebrali Gli organi di senso Sensilli meccanorecettori Tattili (diffusi in tutto il tegumento soprattutto antenne) Uditivi o setole uditive fonorecettori cordotonali timpani organizzazione 4 = cellula a cappuccio/ membranogena 5 = cellula tricogena o avvolgente 6 = cellule (neurone) sensoriali Sensilli termorecettori e igrorecettori Gli organi di senso Sensilli chemiorecettori Sensillo multiporoso olfattivo Sensillo multiporoso gustativa Antenne Apparato boccale : • labro; • mascelle ; • palpi Gli organi di senso Sensilli chemiorecettori s. basiconici s. placoidei s. celoconici Sensilli a funzione gustativa e olfattiva Sensillo multiporoso olfattivo Gli organi di senso Sensilli fotorecettori L’occhio composto Gli stemmata & gli ocelli L’occhio composto ommatidio Capo di libellula = corneola = cono cristallino rabdoma (= otto c. nervose) = membrana basale d tegumento Formazione dell’immagine apposizione sovrapposizione Gli stemmata: sulle larve degli insetti, ai lati del capo. Funzione e struttura degli ommatidi. stemmata Gli ocelli: disposti a triangolo sul vertice del capo; struttura semplificata (senza cristallino e solo 2-4 cellule retiniche), sensibili alla luce polarizzata e variazioni di luminosità giornaliere. triangolo ocellare Sistema digerente • Aspetto tubulare, suddiviso in 3 sezioni –anteriore (stomodeo), medio (mesentere) e posteriore (proctodeo) – Valvole separatrici tra le sezioni •V. cardiaca tra intestino anteriore e medio •V. pilorica tra intestino medio e posteriore – Il cibo procede in genere in linea retta •Numerose eccezioni, con rigurgiti da ciechi gastrici Morfologia Sistema digerente ghiandole salivari Stomodeo Mesentere Proctodeo ghiandole salivari Sistema digerente •Lume intestinale rivestito dall’intima • Strato epiteliale monocellulare + Strato muscolare (muscoli longitudinali e circolari) + Lamina basale che racchiude il tutto • Origine embrionale differente – ectodermica: medio e posteriore – endodermica: mesentere N.B.: i tratti anteriore e posteriore rivestiti da intima impermeabile che preclude qualsiasi assorbimento o digestione. Importante funzione di protezione. Stomodeo Mesentere faringe ingluvie Il passaggio attraverso lo stomodeo “condisce” il materiale vegetale di enzimi e quello solido viene ulteriormente triturato. L’assorbimento del cibo ha luogo nel mesentere. Il lume intestinale è “rivestito” dalla matrice peritrofica, prodotta dalle cellule epiteliali e destinata ad avvolgere e filtrare il bolo alimentare, sottoposto all’azione degli enzimi digestivi. Sezione della parte del mesentere microvilli MP fase secernente cellule epiteliali cripta Strati muscolari Caratteristiche del mesentere Notare la presenza di uno strato acellulare simil membranaceo a funzione digestiva e protettiva. Esso è indicato come matrice peritrofica (MP) e serve a circondare il bolo alimentare dal ventricolo fino all’intestino posteriore. Intima e MP costituite da una matrice di proteine di vario tipo + mucopolisaccaridi acidi in cui è immersa una rete di chitina, spesso organizzata in una griglia ordinata di microfibrille. Il risultato è una struttura reticolare, spessa almeno 10 volte le membrane cellulari epiteliali sottostanti, con la chitina che funge da setaccio (porosità 4-10 nm) che fa passare sostanze selezionate per dimensione. Cellula epiteliale del mesentere Caratteristiche: Presenza di microvilli sulla superficie esposta nel lume intestinale Ampia superficie per la secrezione e successivo assorbimento Polimeri di chitina sintetizzati nell’epitelio mesointestinale Il cibo nel mesentere • Il cibo che entra nel mesentere viene racchiuso dalla matrice peritrofica – Il lume del mesentere viene suddiviso dalla MP in uno spazio ectoperitrofico (tra MP ed epitelio) ed uno spazio endoperitrofico Valvola cardiaca Cieco gastrico Cibo & suo movimento Mesentere Valvola pilorica Membrana peritrofica Membrana peritrofica TM • Enzimi digestivi secreti dall’epitelio entrano nello spazio endoperitrofico – Idrolisi dei polimeri in monomeri – Monomeri attraversano la MP e vengono assorbite dall’epitelio • Si creano correnti dovuti a flussi acquosi, pH, concentrazioni ioniche – Il movimento riporta gli enzimi verso la pt anteriore, distribuisce nutrienti e impedisce il ristagno delle sostanze Compartimentalizzazione della digestione Spazio endoperitrofico Enzimi di piccole dimensioni Amilasi, cellulasi, tripsina Risultato: riduzione del peso molecolare dei polimeri alimentari Spazio esoperitrofico Enzimi di grandi dimensioni Digestione degli intermedi ottenuti Superficie microvillare dell’epitelio Parte finale della digestione con assorbimento da parte delle cellule epiteliali Ruolo come barriera protettiva della MP Impedisce la penetrazione di patogeni (virus, batteri) Non ferma i baculovirus perché questi hanno una proteina virale (VEF) che idrolizza alcune glicoproteine della MP, rendendola permeabile ai virioni che possono raggiungere l’epitelio dove si replicano. Non ferma alcune tossine batteriche (il caso del Bacillus thuringiensis) che, digerite dalle proteasi dello spazio endoperitrofico, vengono così attivate, passano attraverso la MP e raggiungono i recettori situati sui microvilli intestinali. Qui provocano la lisi dell’epitelio intestinale, il versamento del contenuto intestinale nell’emocele e la morte per setticemia dell’insetto. Variazioni In molti Omotteri • La linfa vegetale ha un basso contenuto aminoacidico, ioni – Questi insetti hanno bisogno di concentrare i nutrienti senza affaticare l’intestino • Soluzione: le camere filtranti -- I fluidi in eccesso (contenenti sali minerali e zuccheri semplici) sono smistati attraverso delle superfici di scambio nel proctodeo – L’assorbimento dei nutrienti essenziali si ha nel tratto posteriore del mesentere Nelle Termiti • La digestione della cellulosa – Avviene nel proctodeo in apposite ampolle rettali – Mediante l’aiuto di protozoi simbionti infarciti di batteri Camere filtranti esofago L’eccesso di linfa ingerita dai fitomizi e le utili camere filtranti Sovrapposizione di più pareti molto assottigliate. Si ha filtrazione o dialisi delle molecole più piccole dall’esofago direttamente nell’intestino posteriore, mentre lipidi e proteine passano nel mesentere. Intestino posteriore • Il cibo viene spinto attraverso il proctodeo – Racchiuso nella matrice peritrofica – I fluidi si muovono con il cibo Emocele Tubulo malpighiano Emocele V. pilorica Retto cibo Ano Colon + ileo Cibo nella MP Emocele Fisiologia del sistema digerente La fisiologia dipende dal tipo di dieta che determina sia il corredo enzimatico che possibili simbiosi Le specie onnivore dispongono di proteasi, lipasi,maltasi, amilasi. I carnivori soprattutto proteasi e lipasi; i fitofagi di carboidrasi varie. Nel processo di digestione di substrati carenti o difficili da intaccare gli insetti sono coadiuvati da microrganismi Insetti fitofagi Rizofagi Svolgono la vita nel terreno a carico delle radici Xilofagi Si nutrono di legno; hanno bisogno di simbionti. Fillofagi Attaccano foglie e parti verdi delle piante. Antofagi Carpofagi Spermofagi Fitomizi Cicli sincronizzati con le fioriture dei vegetali. L’attacco sui frutti è il danno meno tollerabile. Specie che si nutrono di semi. Succhiatori di linfa; necessitano di simbiosi. Rizofagi larva di maggiolino Xilofagi larva di rodilegno giallo termiti Fillofagi Fitomizi danno da fillominatore colonia di afidi adulti di maggiolino colonia di psille Antofagi larva di tignola danno di tignola Carpofagi larva di tignola danno di tignola La simbiosi negli insetti In molti gruppi la sopravvivenza dipende da associazioni con microrganismi usati quali integratori di diete carenti o sbilanciate. Casi di ectosimbiosi Casi di endosimbiosi Formiche tagliafoglie Coleotteri scolitidi Lasioptera berlesiana Tèrmiti Fitomizi Ematofagi s. str. Tarlo dei mobili scolitide aleirodi Interessanti sono le modalità di trasferimento dei simbionti: dal semplice imbrattamento alla trasmissione ereditaria. Ectosimbiosi Endosimbiosi Il caso dei fitomizi Il caso degli scolitidi danni da scolitidi Simbionti alloggiati in micetociti, micetomi o simbiosomi pupario di aleirode Formica tagliafoglia Gli adattamenti alla fitofagia Interazione pianta - insetto Stimoli fisici (colore) Importanti le lunghezze d’onda delle emissioni luminose che hanno differente capacità attrattive Stimoli chimici (odori) A minore distanza giocano un ruolo fondamentale per la localizzazione del vegetale Stimoli chimici (sapori) Il ruolo delle sostanze indicatrici Interazione pianta - insetto Stimoli visivi Stimoli olfattivi Arrestanti Sostanze di superficie Aggreganti Fagostimolanti PROCESSO DI RICONOSCIMENTO Sistema escretore Funzione: regolare i processi di eliminazione dei prodotti azotati di scarto, residui della digestione proteica (urati, -NH4 ). Controllare la composizione ionica dell’emolinfa per mantenere costante pH e pressione osmotica (PO) della stessa. Il tessuto adiposo è coinvolto nell’escrezione poiché accumula prodotti di scarto fino alla loro successiva eliminazione. • Tubi malpighiani (TM) • Escrezione • Riassorbimento selettivo verso l’emolinfa nel retto Strato monocellulare, chiusi all’apice – Filtrano emolinfa – Riassorbimento di sali e acqua – Processo che richiede energia – Feci con tracce di acqua • Ioni pompati nel lume dei TM; l’acqua segue per osmosi • Fluidi cadono nell’intestino Emocele tubo malpighiano Emocele Valvola pilorica Retto cibo Ano Colon + ileo mesentere Cibo nella MP Emocele ESCREZIONE Tubo malpighiano valvola pilorica Sistema escretore Tubi malpighiani Criptonefridismo Adattamento per recuperare tutta l’H2O negli escreti che sono eliminati come Sali. Xilofagi e spermofagi