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Apparato digerente
L’alimentazione e la digestione
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Alimentazione ed elaborazione del ciboGli 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.
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• Gli animali che si nutrono per ingestione utilizzano numerose strategie per procurarsi il cibo.
• In base a queste, si distinguono organismi: filtratori, consumatori del substrato, succhiatori.
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Figura A
Bruco FeciFigura B
Figura C
Figura D
La trasformazione del cibo avviene in quattro fasi
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Le molecole nutritive entrano nelle cellule
Sostanze non digerite
Digestione chimica (idrolisi enzimatica)
Molecole piccole
Pezzi di cibo
Demolizione meccanica
Cibo
1 Ingestione 2 Digestione 3 Assorbimento 4 Eliminazione
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Enzimi per la digestione
di grassi
Polimero Monomeri
Enzimi per la digestione
di proteine
Proteina Amminoacidi
Polisaccaride
Disaccaride
Enzimi per la digestione
di polisaccaridi
Monosaccaridi
Acido nucleico Nucleotidi
GrassoGlicerolo
Acidi grassi
Enzimi per la digestione
di acidi nucleici
Nella digestione chimica i polimeri vengono scissi in monomeri.
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.
• Questo avviene nei protozoi unicellulari, es. Amebe e Parameci.
• Le spugne, tra gli animali più semplici, compiono tutti i loro processi digestivi nei vacuoli alimentari.
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Bocca
Tentacolo
Cibo(una dafnia)
Cavità gastrovascolare
I tessuti molli vengono digeriti
2
Enzimi digestivi secreti da una ghiandola
1
Le particelle di cibo vengono inglobate
3
Le particelle di cibo vengono digerite in un vacuolo alimentare
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Gli cnidari e i vermi piatti (animali relativamente semplici) possiedono una cavità gastrovascolare, cioè un sistema digerente fornito di una sola apertura: la bocca.
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BoccaFaringe
Esofago
GozzoVentriglio
IntestinoAno
Porzione interna dell’intestino
Parete dell’intestino
Gozzo
Bocca
Cavalletta Intestino
Stomaco
Ano
StomacoVentriglio
Intestino
AnoGozzo
Esofago
Bocca
Ciechi gastrici
Lombrico
Esofago
Uccello
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.
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 e involontaria presente nella parete del tubo digerente.
9Il sistema digerente umano
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Intestino tenue
Esofago
CardiasStomaco
Sfintere piloricoCistifellea
Pancreas
Intestino tenue
Intestino crassoRetto
Ano
Cavità oraleLinguaBocca
Ghiandole salivariFaringe
Esofago
Fegato
Un anello muscolare, chiamato sfintere pilorico, regola il passaggio degli alimenti dallo stomaco all’intestino tenue.
La digestione ha inizio all’interno della cavità orale
Le ghiandole salivari sono sei:
• due parotidi;
• due sottomascellari;
• due sottolinguali.
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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 - ptialina (un enzima digestivo).
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DentiIncisivi
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.
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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.
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Lingua
Faringe
Laringe
Trachea Esofago
Sfintere esofageo
L’epiglottide si alza
Bolo di cibo
Sfintere contratto Sfintere rilasciato Sfintere contratto
L’epiglottide si abbassa
La laringe si alza
Esofago
L’epiglottide si alza
La laringe si abbassa
L’esofago convoglia il bolo alimentare verso lo stomaco
Le onde peristaltiche nell’esofago fanno passare il bolo alimentare nello stomaco.
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Bolo alimentare
I muscoli circolari si rilassano e il canale si apre.
Stomaco
I muscoli circolari si contraggono, restringendo il canale, e il bolo viene spinto giù.
Muscoli circolari contratti
Muscoli circolari rilassati
Muscoli circolari contratti
Muscoli circolari rilassati
La parete dell’esofago è costituita da quattro strati (o tonache):
la mucosa;
la sottomucosa;
la tonaca muscolare;
la tonaca sierosa.
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Lo stomaco immagazzina temporaneamente il cibo e lo demolisce per mezzo di acidi ed enzimi
Lo stomaco e la produzione di succhi gastrici:
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Cavità dello stomaco
Superficie interna dello stomaco
Particelle di cibo Rilascio di succhi gastrici
Sfintere pilorico
StomacoGhiandola gastrica
Cellule parietali
Cellule principali
Rilascio dei succhi gastrici (muco, HCl e pepsinogeno)
EpitelioCellule mucose
Fossette gastriche
Pepsinogeno Pepsina (enzima attivo)HCl
Col
oniz
zata
SE
M 2
500
2
1
3
1 Il pepsinogeno e l’HCl sono secreti nel lume della ghiandola gastrica
2 L’HCl acidifica il contenuto dellostomaco e converte il pepsinogeno in pepsina
3La pepsina comincia la digestione chimica delle proteine
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.
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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.
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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).
Fegato
Cistifellea
Enzimi dell’intestino
Duodeno (parte dell’intestino tenue)
Bile
Bile
Chimo acido
Succhi pancreatici
Stomaco
Pancreas
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• Due ormoni (la secretina e la 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.
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22Nel 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.
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 esocrina, secernente enzimi che intervengono nella digestione.
• Il fegato è spesso definito il «laboratorio chimico» dell’organismo, in quanto svolge numerose funzioni.
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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 puòà 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.
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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)
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La struttura del fegato:
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Strati muscolari
Pliche circolari
Villi
Assorbimento delle sostanze nutritive
Vasi sanguigni con sangue diretto verso il fegato
Lume
Parete intestinale
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.
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Lume dell’intestinoAssorbimento delle sostanze nutritive
Cellule epiteliale
Capillari sanguigni
Vaso linfatico
Villi
Assorbimento delle sostanze nutritive nelle cellule epitelialiMicrovilli
Cellule epiteliali
Amminoacidi e zuccheri
Acidi grassi eglicerolo
Sangue
Grassi
Linfa
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.
Nell’intestino tenue vengono dunque assorbiti:
• i monoscaccaridi;
• gli amminoacidi;
• i lipidi (acidi grassi e alcoli che erano esterificati);
• le vitamine;
• l’acqua e gli ioni.
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La funzione principale dell’intestino crasso consiste nel terminare il riassorbimento dell’acqua e dei sali minerali
• La funzione principale dell’intestino crasso (chiamato anche colon) è quella di terminare l’assorbimento dell’acqua e dei sali minerali.
• Le feci rappresentano i prodotti di scarto della digestione e vengono immagazzinate nella porzione terminale del colon, il retto.
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Intestino crasso (colon)
SfintereUltimo tratto dell’intestino tenue
AppendiceCieco
Ano
Retto
Intestino tenue
Flusso delle sostanze nutritive
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.
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Batteri
Strati mucosi dello stomaco
Col
oniz
zato
SE
M 1
0 00
0
Patologie del fegato
Le epatiti sono processi infiammatori acuti o cronici del fegatoche 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.
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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.
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Intestino tenue
Cieco
Stomaco
Intestino crasso (colon)
Intestino tenue
Carnivoro Erbivoro
Di solito Il tubo digerente degli erbivori è più lungo di quello dei carnivori.
Omaso RumineIntestino
Rumine Abomaso Reticolo
Esofago
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3 1
4 2
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 produttori di enzimi cellulosolitici in grado di demolire la cellulosa.
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).
36Alimentazione bilanciata e salute
COLLEGAMENTIIl 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.
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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).
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Amminoacidi essenziali
Granoturco e altri cereali
Metionina
Valina (Istidina)
Treonina
Fenilalanina
Isoleucina
Lisina
Fagioli e altri legumi
Leucina
Triptofano
• 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.
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40Vitamine necessarie all’organismo umano:
• 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 - CONH - S - P).
• I minerali svolgono molte funzioni diverse legate a tutti gli aspetti del metabolismo.
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Ancora oggi più di 2 miliardi 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 gravi.
42COLLEGAMENTI
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.
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Fattori di rischio comportamentali Tasso di colesterolo
elevato e pressione alta
Fattori di rischio inevitabili
Dieta ricca di grassi
Inattività fisica
FumoMalattia
cardiovascolare
Invecchiamento
Storia familiare
Essere maschi
44Linee guida per un’alimentazione che riduce il rischio di cancro:
