Il sistema
digerente
1 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012
Introduzione Il sistema digerente rifornisce di energia le cellule e perme6e l’assorbimento dei materiali di base necessari per la sos9tuzione di cellule morte o di tessu9 usura9. Demolisce il cibo nelle molecole che lo compongono, lo assorbe all’interno del corpo ed elimina i rifiu9 e le sostanze non digerite. 2 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012
Introduzione Canale alimentare principale o tra6o gastrointes9nale. È formato da un gruppo di organi accessori chiama9 annessi. Il canale alimentare inizia con la bocca e prosegue con faringe, esofago, stomaco, intes9no e ano. Per tu6o il suo percorso il canale è formato da un lume interno circondato da qua6ro stra9 di tessu9 concentrici. L’epitelio del canale digerente con9ene cellule caliciformi che secernono muco o enzimi diges6vi in alcuni pun9. 3 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012
Introduzione Il sistema digerente è formato da: 1. la mucosa, lo strato più interno formato da tessuto epiteliale e conneFvo; 2. la so;omucosa, tessuto conneFvo e fibre nervose, vasi sanguigni e vasi linfa9ci; 3. la tonaca muscolare, stra9 di muscolatura liscia; 4. la sierosa, o peritoneo, rives9mento esterno di tessuto conneFvo. 4 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012
Introduzione Gli annessi:  lingua;  den9;  ghiandole salivari;  fegato;  pancreas. Non vengono a conta6o con il cibo ma producono enzimi diges9vi riversa9 in alcuni pun9 tramite condoF specifici, ques9 demoliscono il cibo per idrolisi (riducono i polimeri in monomeri legandosi al cibo con l’aiuto di una molecola di acqua). 5 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012
La formazione dei polimeri Tu6e le biomolecole (tranne i lipidi) sono polimeri, forma9 da monomeri. CONDENSAZIONE IDROLISI 6
Cur9s et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2011 Turre le cellule contengono 4 famiglie di piccole molecole -­‐ Zuccheri (carboidra9): fonte di energia -­‐ Acidi grassi: componen9 delle membrane -­‐ Amminoacidi: componen9 delle proteine -­‐ Nucleo6di: componen9 degli acidi nucleici (DNA ed RNA) 13/09/12
Introduzione Negli esseri umani adul9 il canale alimentare è lungo circa 9 metri, ma i ripiegamen9 fanno sì che si possa alloggiare nell’addome. 9 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012
Mas9cazione e deglu9zione La saliva è una secrezione acquosa prodo6a dalle ghiandole salivari, tra cui ci sono le paro6di. Con9ene un muco che lubrifica il cibo facilitando la deglu9zione. La paro6te epidemica (orecchioni) è una patologia causata da un virus, è più frequente nei bambini. 10 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012
Mas9cazione e deglu9zione La saliva dei mammiferi con9ene anche p6alina o amilasi, enzima che degrada gli amidi già nella bocca, ci sono molecole disinfe6an9. L’opiorfina funziona come an9dolorifico. La secrezione è controllata dal sistema nervoso e la salivazione ha inizio quando il cibo è in bocca: a volte basta anche annusarlo o immaginarlo. In situazioni normali produciamo 1 litro di saliva in 24 ore. Pericolo o stress bloccano la salivazione. 11 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012
La demolizione del cibo Lo stomaco è un organo muscolare a forma di sacco, con una capacità media di 1,2 litri, ma può arrivare anche fino a 4 litri. Fosse;e gastriche: piccole aperture che nascondono minuscole cavità. Epitelio ghiandolare formato da diversi 9pi di cellule. 12 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012
La demolizione del cibo Cellule dello stomaco:  cellule parietali producono acido cloridrico (HCl);  cellule secernono muco che protegge la mucosa interna dello stomaco dal pH acido;  cellule principali producono il pepsinogeno, sostanza proteica che viene aFvata dall’HCl in pepsina. Queste cellule danno secrezioni che unite all’acqua formano i succhi gastrici. L’acido cloridrico rende il pH compreso tra 1,5 e 2,5, uccide i ba6eri, scioglie le par9 coriacee e fibrose dei tessu9 ingeri9. La pepsina è aFva a pH acido e idrolizza le proteine in pep9di. 13 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012
L’intes9no e gli annessi Le cellule epiteliali producono muco ed enzimi, che funzionano in sequenza. I polipep9di vengono scissi prima in dipep9di e poi in monomeri, gli amminoacidi. Ques9 amminoacidi sono piccoli e passano a6raverso l’intes9no e i vasi sanguigni. 14 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012
L’intes9no e gli annessi La flora microbica intes6nale è l’insieme dei ba6eri del colon, fondamentali per la corre6a funzione del sistema digerente, se mancano si assumono per bocca i fermen9 laFci vivi. I ba6eri simbion9 dell’intes9no si nutrono di sostanze non digerite e le trasformano in amminoacidi e vitamine rilasciando gas come idrogeno, metano e monossido di carbonio (flatulenza). 15 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012
L’intes9no e gli annessi Le vitamine gruppo B e vitamina K, u9le per la coagulazione del sangue e la corre6a funzionalità di proteine che agiscono sulle ossa. Nel colon si completa l’assorbimento di acqua e sali minerali. Ospita ba6eri simbion9 come Escherichia coli. Vi sono ghiandole che secernono muco. 16 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012
L’intes9no e gli annessi Il pancreas è una ghiandola che secerne ormoni, succhi diges9vi e un liquido alcalino che neutralizza l’acidità del chimo. I liquidi dal pancreas raggiungono il duodeno a6raverso una serie di canali che si uniscono in un do6o. 17 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012
L’intes9no e gli annessi Enzimi dal pancreas:  amilasi pancrea6ca produce disaccaridi proseguendo la scissione dell’amido;  la lipasi idrolizza i grassi in glicerolo e acidi grassi;  tripsina e chimotripsina, scindono anche le proteine, sono aFvate nel duodeno;  nucleasi, spezza gli acidi nucleici in nucleo9di;  il pancreas produce anche insulina e glucagone per la regolazione di glucosio nel sangue. 18 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012
L’intes9no e gli annessi Il fegato è disposto dietro al diaframma, a destra della cavità addominale. Pesa circa 1,4 Kg nell’uomo adulto. Funzioni diges9ve Escrezione Deposito dei grassi Regolazione della glicemia La bile emulsiona i grassi facilitando l’a6acco da parte della lipasi pancrea9ca; la maggior parte dei sali biliari viene riassorbita a livello dell’ileo e tramite la vena porta torna al fegato. Con la bilirubina viene eliminato il pigmento residuo dei globuli rossi senescen9. Immagazzina grassi in eccesso e li demolisce per fornire energia, gli epatoci9 sinte9zzano anche lipoproteine per il trasporto di colesterolo, acidi grassi e trigliceridi in circolo. Può depositare il glucosio so6o forma di glicogeno e viceversa ritrasformarlo in glucosio quando lo zucchero nel circolo sanguigno sia basso; può anche trasformare in glucosio amminoacidi e grassi tramite la reazione di gluconeogenesi. 19 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012
L’intes9no e gli annessi Altre funzioni del fegato: Sintesi e demolizione delle proteine Può conver9re gli amminoacidi in ATP, con la produzione di un gruppo di ammoniaca, trasforma poi quest’ul9ma in urea, che viene eliminata con l’urina; sinte9zza proteine del sangue come albumine e globuline e proteine importan9 per la coagulazione. Deposito di farmaci Può trasformare farmaci dalla forma inaFva ad aFva, può inaFvare ormoni e ormoni 9roidei e steroidei. Deposito di vitamine e sali minerali Immagazzina le vitamine liposolubili (A, D, E, K), ferro e rame, rilasciandoli in caso di necessità. Disintossicazione Disintossica l’organismo dalle scorie del metabolismo o da sostanze come alcol, droghe, farmaci. 20 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012
Assorbimento e metabolismo Zuccheri: gli enzimi scindono i disaccaridi in monosaccaridi, assorbi9 per diffusione facilitata. Passano ai capillari fino alla vena porta epa9ca, dopo aver a6raversato i lobuli, il sangue distribuisce il glucosio al corpo. Lipidi: gli acidi grassi di piccole dimensioni entrano dire6amente nei capillari sanguigni. Glicerolo e colesterolo entrano nelle cellule epiteliali per diffusione. Qui vengono sinte9zza9 in lipidi e impacche6a9 in goccioline chiamate chilomicroni. 21 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012
Assorbimento e metabolismo Le proteine sono assorbite per trasporto aFvo, i dipep9di vengono scissi all’interno dei microvilli. Acqua e sali minerali sono assorbi9 nell’intes9no sia tenue sia crasso per osmosi. Le vitamine: quelle liposolubili, come A, D, E, K, vengono assorbite con i grassi, quelle idrosolubili per diffusione semplice. 22 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012
Una dieta bilanciata Gli amminoacidi essenziali possono essere o6enu9 con la demolizione delle proteine della carne, delle uova, del la6e. L’alimentazione vegetariana è povera di lisina e triptofano, che però si trovano nei legumi, cereali, fagioli, riso e piselli. 23 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012
Una dieta bilanciata La dieta mediterranea:  consumo elevato di verdure, fru6a e pesce;  grassi polinsaturi come condimento (olio extravergine di oliva);  consumo di pasta;  scarso consumo di carne e di grassi saturi come lardo e burro. 24 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012
Intolleranza al la6osio Dipende dalla carenza dell’enzima la;asi, che scinde il la6osio in gala6osio e glucosio. Il la6osio resta nel lume intes9nale dove i ba6eri lo usano per produrre gas e metaboli9, si hanno diarrea e gonfiori da 30 minu9 a due ore dall’assunzione. I neona9 producono molta la6asi, che diminuisce con l’età poiché l’alimentazione non prevede più la6e materno. La diagnosi viene effe6uata tramite breath test (test del respiro), ossia misurando l’idrogeno prodo6o da ba6eri e rilasciato con l'espirazione. 25 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012
Celiachia È un’intolleranza alimentare permanente alla gliadina, una proteina contenuta nel glu9ne di frumento, orzo, farro e avena. Il sistema immunitario delle persone affe6e da celiachia produce an6corpi an6-­‐gliadina. I villi intes9nali diventano piaF e l’assorbimento delle sostanze nutri9ve è compromesso. L’unica terapia è una dieta priva di glu9ne. 26 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012
Disturbi alimentari L’anoressia nervosa si manifesta con l’incapacità di assumere cibo, porta a deperimento ed è legata a una percezione errata del proprio peso. Il corpo brucia i trigliceridi di deposito per far fronte al fabbisogno di energia, quando sono fini9 aFnge alle proteine, tra cui quelle dei muscoli; La bulimia comporta una sensazione di fame incontrollabile e un’assunzione smodata di cibo, il rimorso porta a provocarsi il vomito per eliminarlo, i succhi gastrici rovinano i den9 e creano delle lesioni alle mucose. 27 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012
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Anatomia sistema respiratorio L’aria può entrare dalla bocca e dalle cavità nasali che la riscaldano e tra6engono le impurità, passa quindi dalla faringe. 29 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012
Anatomia sistema respiratorio I polmoni sono organi spugnosi a forma di cono che occupano gran parte della cavità toracica. 30 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012
Anatomia sistema respiratorio La pleura è una membrana sierosa che avvolge i polmoni ed è formata da due foglieF:  parietale che riveste la cavità toracica;  viscerale che aderisce alla superficie del polmone; Tra i due stra9 si trova un liquido che perme6e lo scorrimento reciproco. Quando la pleura è integra la pressione intratoracica è minore di quella atmosferica e i polmoni restano gonfi. Se per un trauma entra aria nella pleura, i polmoni collassano e non si riesce più a inspirare: pneumotorace. 31 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012
Anatomia sistema respiratorio Gli alveoli sono piccoli sacchi di aria alle estremità dei bronchioli più piccoli, l’insieme degli alveoli cos9tuisce i polmoni. Sono forma9 da epitelio squamoso semplice, cellule ghiandolari che producono il liquido alveolare e cellule che ca6urano par9 estranee. Nel liquido è presente il surfactante, un insieme di fosfolipidi e lipoproteine che impedisce il collasso degli alveoli durante l’espirazione. 32 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012
Anatomia sistema respiratorio Ci sono 300 milioni di alveoli per una superficie respiratoria di 70 metri quadri. I pori alveolari garan9scono la comunicazione con gli alveoli adiacen9. Sono circonda9 da capillari sanguigni e la parete che li separa è soFle. Lo scambio dei gas tra aria e sangue avviene per diffusione. 33 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012
Anatomia sistema respiratorio Alveoli 300 milioni di alveoli per una superficie respiratoria di 70 metri quadri. I pori alveolari garan9scono la comunicazione con gli alveoli adiacen9. Sono circonda9 da capillari sanguigni e la parete che li separa è soFle. Lo scambio dei gas tra aria e sangue avviene per diffusione. 34 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012
La meccanica respiratoria Lo spirometro perme6e di misurare i valori volumetrici di aria. Possono essere misura9 tuF i volumi polmonari, tranne quello residuo. La ven6lazione polmonare è la quan9tà d’aria che esce ed entra nei polmoni in un minuto: questa misura varia a seconda di sesso, età e aFvità fisica. 35 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012
La meccanica respiratoria La sequenza del ciclo respiratorio: • inspirazione -­‐ quando la pressione alveolare è inferiore a quella atmosferica; • espirazione -­‐ quando la pressione alveolare è superiore a quella atmosferica. La pressione nei polmoni varia grazie a contrazione e rilassamento del diaframma e dei muscoli intercostali esterni. A ogni respiro solo il 10% dell’aria viene scambiata, ma con una respirazione volontaria profonda si può raggiungere anche l’80%. 36 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012
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La meccanica respiratoria 38 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012
La meccanica respiratoria 39 La meccanica respiratoria Eupnea: successione di inspirazione ed espirazione eseguita in situazioni normali. Tosse: inspirazione lunga e profonda seguita da violenta espirazione. Starnuto: spasmo molto forte dei muscoli espiratori che produce espulsione di aria e saliva dal naso e dalla bocca. Singhiozzo: spasmo del diaframma e della faringe, dovuto a irritazione delle mucose. Risata e pianto: inspirazione a cui seguono brevi e ritmiche espirazioni. Sbadiglio: inspirazione profonda e prolungata con apertura della mandibola. 40 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012