Scarica apparato digerente (quarto liceo)\ e più Dispense in PDF di Biologia solo su Docsity!
L’APPARATO DIGERENTE
Quando parliamo di cibo intendiamo qualsiasi materiale che contenga dei nutrienti. Esempi di nutrienti sono i carboidrati, le proteine e i lipidi. Durante la digestione, le macromolecole biologiche vengono demolite e ridotte alle loro subunità costituenti, che poi l’organismo può utilizzare può costruire altre macromolecole. Queste subunità variano a seconda della macromolecola di partenza:
- gli amminoacidi sono le subunità delle proteine;
- i monosaccaridi sono le subunità dei carboidrati ( disaccaridi e polisaccaridi);
- i nucleotidi sono le subunità degli acidi nucleici;
- glicerolo e acidi grassi sono le subunità dei lipidi (monogliceridi, digliceridi e trigliceridi). Per FABBISOGNO ENERGETICO di un organismo si intende la quantità di energia di cui si necessita sia per portare avanti le proprie funzioni vitali, sia per far fronte all’attività che si svolge. Il corpo richiede energia, anche quando non è impegnato in un’attività fisica, poiché dispendia energia semplicemente per mantenersi funzionante. Questa quota del fabbisogno energetico è indicata come metabolismo basale. Il metabolismo totale , è il dispendio energetico quotidiano complessivo, determinato dalla somma del metabolismo basale e dall’energia consumata nell’attività fisica. Il fabbisogno energetico, dunque, varia da persona a persona perchè non dipende solo dal metabolismo basale, ma anche da altri fattori, come: attività fisica,età, peso, sesso e altezza. La quantità di energia fornita dai cibi si misura in kcal. Una kilocaloria , è la quantità di energia necessaria per innalzare da 14.5° a 15.5° la temperatura di un chilogrammo di acqua distillata, alla pressione di 1 atm. I lipidi forniscono più energia di qualsiasi altro nutriente, per via dei legami C-H. I nutrienti di cui il nostro organismo ha bisogno per mantenersi in salute sono classificati in micronutrienti e macronutrienti. I micronutrienti (vitamine e minerali) sono sostanze indispensabili, ma ne bastano quantità molto ridotte (inferiori a 100 mg). Invece, i macronutrienti sono i carboidrati, lipidi e le proteine, tutti necessari in grandi quantità sostanziali perché sono utilizzati come fonte di energia.
Vengono definiti NUTRIENTI ESSENZIALI alcuni nutrienti di cui l’organismo ha bisogno, ma che non è in grado di sintetizzare e che quindi bisogna assumerli mediante la dieta. Si dividono in quattro categorie:
- vitamine , esse svolgono molteplici funzioni e molte di quest’ultime, chiamate coenzimi , sono necessarie per il corretto funzionamento degli enzimi principali vie metaboliche. Si distinguono le vitamine idrosolubili (solubili in acqua), anche se assunte in grandi quantità vengono comunque espulse per via renale; le vitamine liposolubili (solubili nei lipidi), se assunte in eccesso, possono accumularsi e risultare tossiche per l’organismo. - minerali , sono sostanze inorganiche che entrano nella composizione di cofattori enzimatici o di materiali strutturali. Alcuni, come calcio e fosforo, sono necessari in maggiori quantità. I minerali comprendono anche ioni (Na+, K+, Cl-^ ), che influenzano l’equilibrio osmotico, e sono indispensabili per il funzionamento delle membrane. - amminoacidi essenziali , (fenilalanina, treonina, triptofano, metionina, lisina, leucina, isoleucina e valina) e alcuni acidi grassi essenziali (acido linoleico) non possono essere sintetizzati dalle nostre cellule.
fondamentali per la digestione, ma che si trovano al di fuori del canale alimentare e sono indicati come organi accessori. Il vantaggio nell’ avere un canale alimentare completo è che processi chimici e fisici differenti sono confinati in compartimenti diversi e possono lavorare indipendentemente gli uni dagli altri. Un altro vantaggio è che grazie al flusso del cibo e delle scorie, che procede un’unica direzione, i materiali possono essere ingeriti e digeriti senza interruzione. Particolarmente specializzato é lo STOMACO DEI RUMINANTI , che posseggono una dieta piena di cellulosa. La caratteristica dei ruminanti è proprio la capacità di sfruttare la cellulosa grazie a una combinazione di strutture anatomiche specializzate e di relazioni simbiotiche con batteri e protisti unicellulari. Lo stomaco dei ruminanti è diviso in quattro camere chiamate:
**- rumine
- reticolo
- omaso
- abomaso** Il cibo ingerito entra nel rumine e poi nel reticolo; da qui viene rigurgitato e sottoposto a un’ulteriore, lenta masticazione nella bocca, al termine della quale transita nelle altre due camere(omaso e abomaso). Mentre transita lungo il canale alimentare, il cibo ingerito attraverso la bocca subisce una serie di trasformazioni meccaniche e chimiche. Una volta che il cibo è stato ridotto in particelle abbastanza piccole, queste ultime vengono assorbite dal tessuto epiteliale che riveste il lume intestinale. I prodotti di scarto della digestione, invece, procede lungo l’ intestino fino a raggiungere l’ano.
Per DIGESTIONE MECCANICA si intende l’insieme di processi che riducono i bocconi di cibo in pezzi sempre più piccoli. A questi processi contribuiscono la masticazione e il continuo rimescolamento grazie alle contrazioni involontarie della muscolatura liscia, che genera un fenomeno chiamato peristalsi. La digestione meccanica accresce l’area superficiale del cibo e lo riduce in una pappetta più facilmente attaccabile dagli enzimi digestivi. Questi ultimi sono responsabili della DIGESTIONE CHIMICA , ovvero l’insieme di modificazioni chimiche che demoliscono i nutrienti. Man Mano che il cibo si sposta lungo i diversi compartimenti del canale alimentare, hanno le seguenti trasformazioni chimiche:
- nella bocca, gli enzimi presenti saliva demoliscono chimicamente i carboidrati e i lipidi
- nello stomaco (essendo un ambiente acido) ha inizio la digestione chimica, prima delle proteine e successivamente quella dei lipidi
- nell’intestino tenue viene completata la digestione delle tre principali categorie di macronutrienti. Queste fasi sono seguite da delle fasi di assorbimento:
- le piccole molecole risultanti della digestione vengono assorbite nell’ intestino tenue insieme all’acqua, vitamine e ioni
- nell’ intestino crasso viene assorbita altra acqua. Il materiale rimanente costituisce le feci. Nella bocca ha inizio l’elaborazione meccanica del cibo che avviene grazie alla masticazione dei denti. La DENTATURA completa comprende 32 denti, divisi in due arcate , una superiore e una inferiore composte da 16 denti ognuna. In ogni arcata si distinguono due semiarcate , distinte in destra e sinistra (8 denti ciascuna). I primi due denti di ogni semiarcata si chiamano incisivi , hanno una forma piatta adatta a mordere; seguono il canino , dalla forma appuntita adatta a strappare. Dietro il canino si trovano due premolari e tre molari , l’ultimo dei quali è chiamato dente del giudizio. Premolari e molari sono denti larghi e robusti, adatti a triturare meccanicamente il cibo.
La deglutizione stimola per via riflessa un’ondata di contrazioni involontarie della muscolatura liscia che riveste la parte dell’esofago, dette contrazioni peristaltiche ; grazie ad esse il bolo raggiunge il fondo dell’esofago. Lo STOMACO è un organo cavo caratterizzato da una tonaca muscolare molto sviluppata e organizzata in tre strati. Alle estremità sono presenti due valvole a forma di anello, costituiti da musculatura lisci, denominati sfinteri : lo sfinteresuperiore chimato, cardias , che connette l’esofago allo stomaco, quello inferiore, il piloro , connette stomaco e intestino, mentre quelo anale , che connette l’intestino con l’esterno. L’altra funzione fondamentale dello stomaco è la digestione chimica, in particolare delle proteine, che verrà successivamente completata nell’intestino. La superficie interna dello stomaco è punteggiata da avvallamenti, chiamati fossette gastriche , in cui si trovano 4 tipi di cellule:
- cellule mucipare , che producono muco, ripara le pareti dello stomaco, e funge anche da barriera protettiva per le pareti che possono essere corrose dall’acido cloridrico;
- cellule principali , che producono pepsinogeno (enzima inattivo) che idrolizza le proteine; - cellule parietali , che secernono acido cloridrico , che abbassa il pH dello stomaco; - cellule G , producono ormoni in particolare la gastrina , che stimola la secrezione gastrica. L’ambiente acido, che si viene a creare grazie l’HCl, denatura le proteine rendendole più facilmente attaccabili dagli enzimi digestivi, attivando il pepsinogeno in pepsina (enzima che inizia la digestione chimica delle proteine). Le cellule principali dello stomaco producono anche la lipasi gastrica , che prosegue la digestione chimica dei lipidi iniziata nella bocca. Successivamente l’azione del succo gastrico riduce il bolo a un fluido denso chiamato chimo.
Le funzioni del fegato sono innumerevoli. Particolarmente importante è il ruolo del fegato nel metabolismo dei lipidi , utilizzati nella sintesi delle lipoproteine (parte interna idrofila , parte esterna idrofobica ). Esse trasportano colesterolo e trigliceridi e sono classificati in 3 categorie:
- proteine ad alta densità , rimuovono il colesterolo in eccesso dai tessuti e lo portano al fegato ; viene indicato come “colesterolo buono”. Esse presentano il 50% di proteine. ( HDL ) - proteine a bassa densità , trasportano colesterolo nella circolazione sanguigna e sono pertanto definite “colesterolo cattivo”, in quanto accrescono la quantità di colesterolo nel sangue. Vanno a costituire all'interno dei vasi sanguigni delle placce ateroscleriche , provocando delle ostruzioni. Composte dal 75% di lipidi. ( LDL ) - proteine a bassissima densità , trasportano i trigliceridi dal fegato ai vari tessuti del corpo. Contengono il 90% di lipidi. ( VLDL ). Il fegato ha anche un’importante funzione nella regolazione della glicemia; quando viene stimolato dall’ insulina prodotta pancreas, infatti esso preleva il glucosio presente nel sangue e lo utilizza per sintetizzare il glicogeno; quando invece la glicemia è troppo bassa, la stimolazione dell’insulina cessa e interviene il glucagone , che induce la demolizione del glicogeno e il rilascio di glucosio nel sangue. Il fegato è anche importante per il metabolismo delle proteine. Dagli amminoacidi viene estratto il gruppo amminico che viene convertito in urea e successivamente eliminato mediante le urine. Lo scheletro carbonioso che rimane dell’amminoacido serve per creare l’ATP. Il fegato produce due importanti proteine:
- l’ALBUMINA, che la ritroviamo nel sangue;
- il FIBRINOGENO, responsabile della coagulazione del sangue. Un’altra funzione è quella detossificante , nei confronti di sostanze nocive assunte per bocca e assorbite dall’intestino. Ha anche altre due importanti funzioni:
- Deposito di vitamine e sali minerali : immagazzina vitamine liposolubili (A, D, E, K), ferro, rame
- Attivazione della vitamina D : con la pelle e i reni, sintetizza calciferolo. La BILE , ovvero un succo secreto dagli epatociti, la cui funzione principale è l’espulsione dei grassi. E’ composta dal 95% di acqua e dal restante percento da sali biliari(acidi), fosfolipidi, colesterolo e bilirubina. Essa proviene dallo smaltimento dei globuli rossi, cioè quelli che non vengono recuperati dagli organi emocateretici. Gli epatociti immettono la bile all’interno dei canalicoli biliari , che percorrono il lobulo epatico dal centro alla periferia e confluiscono nei dotti biliari. Questi ultimi si uniscono fino a immettersi nel dotto epatico comune. La CISTIFELLEA , è un organo cavo a forma di sacco, che serve ad accumulare quando non viene immediatamente utilizzata. La bile viene rilasciata nell’intestino tenue in presenza di
chimo, per la digestione dei grassi. Quando l’intestino tenue è vuoto, lo sfintere allo sbocco del duodeno si chiude e la bile fluisce nel dotto cistico verso la cistifellea, dove viene immagazzinata. Il PANCREAS , ha una forma allungata, con un’estremità (testa) più voluminosa dell’altra (coda), ed è disposto quasi orizzontalmente dietro al fegato e allo stomaco. Al suo interno presenta due componenti ghiandolari: una a secrezione endocrina e l’altra a secrezione esocrina. Il pancreas è costituito da raggruppamenti di cellule epiteliali ghiandolari organizzate in acini , che costituiscono la parte esocrina dell’organo: secernono gli enzimi digestivi in forma inattiva in seguito alla formazione della colecistochinina, un ormone prodotto dal duodeno. Inoltre, il pancreas esocrino secerne un liquido ricco di bicarbonato di sodio in risposta a un altro ormone prodotto dal duodeno: la secretina. Il secreto del pancreas esocrino è detto succo pancreatico , esso entra nel dotto pancreatico che lo immette nel duodeno. Invece la componente endocrina produce ormoni che vengono immessi nel sangue e trasportati negli organi bersaglio. Nel pancreas tale componente è costituita dalle isole di Langherans , aggregati di cellule che producono diversi ormoni: cellule-alfa glucagone funzione ipoglicemizzante cellule-beta insulina // ipoglicemizzante cellule-gamma somatostatina inibisce la produzione di insulina e glucagone, inoltre ha funzione di neurotrasmettitore PP-cells peptide pancreatico funzione di motilità intestinale (permette la peristalsi) e di svoltamento gastrico
Nell’intestino è presente il succo enterico, secreto dalle ghiandole intestinali è un liquido acquoso,limpido e giallognolo, leggermente alcalino per la presenza di ione bicarbonato inoltre, produce degli enzimi, come:
- maltasi , enzima idrolitico del maltosio; - saccasi , enzima idrolitico del saccarosio; - lattasi , enzima idrolitico del lattosio (glucosio+galattosio). Alcuni individui perdono la capacità di scindere il lattosio, di conseguenza portano la molecola non scissa all’interno dell’intestino crasso, dove il microbiota intestinale fa difficoltà a digerirlo, provocando all'individuo flatulenza, crampi addominali. Questa complicanza prende il nome di intolleranza al lattosio. Nell’intestino tenue, l’acqua e i nutrienti prodotti dalla digestione, vengono assorbiti dalle cellule epiteliali che rivestono la parete interna dell’intestino tenue e poi immessi nel circolo sanguigno. L’intestino tenue è un organo cavo. La tonaca mucosa è sollevata in un gran numero di pieghe, le pliche intestinali , ognuna delle quali è a sua volta ripiegata in numerose estroflessioni, denominate villi. A loro volta, le cellule che rivestono i villi presentano in corrispondenza della superficie apicale, microscopiche proiezioni denominate microvilli , orientate verso il lume dell’organo. Grazie a queste specializzazioni anatomiche, l’epitelio ha una maggiore estensione, facilitando i processi di assorbimento. L’efficienza dell’assorbimento è data anche dalla presenza all’interno di ogni villo un vaso linfatico, detto vaso chilifero , permettendo alle cellule della mucosa intestinale di passare velocemente agli altri sistemi corporei deputati al trasporto di sostanze. La tonaca mucosa (epitelio colonnare semplice) contiene: ● enterociti , cellule con microvilli che digeriscono il chimo e assorbono i nutrienti; ● cellule caliciformi mucipare , secernenti muco alcalino. ● cellule di Paneth , la cui funzione è quella di produrre enzimi che rappresentano una prima difesa dell'organismo contro eventuali batteri che transitano lungo l'apparato gastrointestinale. Nello spessore della mucosa sono inserite le ghiandole intestinali, secernenti succo enterico. Le ghiandole intestinali hanno anche funzione endocrina: ● le cellule S secernono secretina; ● le cellule CCK secernono colecistochinina (CCK); ● le cellule K secernono peptide inibitore gastrico. La tonaca sottomucosa del duodeno contiene le ghiandole duodenali, che secernono muco alcalino. Strutture dell’intestino tenue che aumentano la superficie/capacità di assorbimento: ● pieghe circolari , creste della mucosa/sottomucosa; ● villi , proiezioni digitiformi della mucosa; ● microvilli , sulla superficie degli enterociti.
La digestione meccanica all’interno dell’intestino tenue è permessa, grazie a due movimenti , che contribuiscono alla sua motilità:
- le segmentazioni sono contrazioni localizzate che rimescolano il chimo incorporandovi i succhi digestivi;
- la peristalsi spinge il chimo in avanti per un breve tratto dell’intestino tenue. La digestione si completa per azione sinergica del succo pancreatico, della bile e del succo enterico. Alla fine della digestione chimica nell’intestino tenue i nutrienti sono pronti per l’assorbimento. L’ assorbimento nell’intestino tenue è il trasferimento di molecole di nutrienti nel sangue e nei vasi linfatici attraverso le cellule epiteliali della mucosa:
- il 90% avviene nel tenue, per diffusione semplice, diffusione facilitata, osmosi e trasporto attivo. L’ assorbimento dei monosaccaridi e degli amminoacidi , attraverso l’epitelio intestinale è un processo che sfrutta proteine specifiche per ogni nutriente. Il trasporto dal lume intestinale alle cellule epiteliali e da queste ultime ai vasi sanguigni, ciò avviene mediante meccanismi di diffusione facilitata. Invece, l’ assorbimento dei lipidi consiste in: una volta che i monogliceridi e gli acidi grassi entrano nelle cellule mediante diffusione semplice, esse si riassemblano in trigliceridi, i quali a loro volta vengono nuovamente modificati andando a formare strutture globulari circondate da un rivestimento proteico, detto chilomicroni. Grazie al processo di esocitosi fuoriescono nella cellula e raggiungono il sistema linfatico attraverso i vasi chiliferi. L’ assorbimento dell’acqua , avviene per osmosi, quindi non dispendia energia, Questo meccanismo è importante per recuperare i liquidi secreti nel canale alimentare sotto forma di saliva, muco e succhi pancreatici.
- il restante 10% avviene nello stomaco e nell’intestino crasso. La secrezione degli enzimi digestivi viene innescata e regolata da diversi fattori. In parte si tratta di una regolazione endocrina , ossia tramite ormoni. Quando la parete gastrica è stimolata dall’ingresso del cibo, alcune cellule presenti nelle fossette gastriche, dette cellule G , secernono l’ormone gastrina. La secrezione di gastrina è soggetta a feedback: quando il suo livello nel sangue è troppo alto, o quando il pH all’interno dello stomaco diventa troppo basso, la produzione cessa. Altri ormoni con funzione regolatoria sono la secretina e la colecistochinina secreti dal duodeno. La secretina , riduce l’acidità del materiale proveniente dallo stomaco e inibisce la produzione di gastrina. La colecistochinina, stimola la secrezione degli enzimi pancreatici e lo svuotamento della cistifellea.
Squilibri delle comunità batteriche intestinali sono associati a disturbi che inducono malattie infiammatorie dell’intestino, cancro, obesità e diabete. Le varie fasi della digestione sono coordinate da un duplice controllo: ormonale e nervoso. Le attività digestive avvengono in tre fasi, in parte contemporanee.
- Fase encefalica : l’odore, la vista, il suono o il pensiero attivano i centri nervosi nel cervello; si attivano le ghiandole salivari e le ghiandole gastriche, preparando bocca e stomaco a ricevere il cibo.
- Fase gastrica : continua la secrezione gastrica ed è stimolata la motilità intestinale;le secrezioni dello stomaco sono regolate dall’ormone gastrina.
- Fase intestinale : ha inizio quando il chimo raggiunge l’intestino tenue, è lenta (per permettere digestione e assorbimento) e avviene a piccole ondate; l’attività intestinale è regolata dagli ormoni colecistochinina e secretina.
