Il metabolismo   Il metabolismo è l’insieme di tutte le reazioni chimiche e fisiche che avvengono all’interno di un organismo vivente. Può essere suddiviso in due grandi processi tra loro opposti: il catabolismo e l’anabolismo. Il è l’insieme delle reazioni metaboliche di che trasformano le molecole in prodotti di dimensioni inferiori. Tali reazioni liberano energia, e questa può essere in parte immagazzinata sotto forma di molecole di ATP. catabolismo scissione L’ è invece l’insieme delle reazioni metaboliche di che, partendo da molecole semplici, conducono alla formazione di nuove molecole più grandi e complesse. Tali reazioni solitamente richiedono un consumo di energia in forma di ATP. anabolismo sintesi La prima fase del processo digestivo è essenzialmente : i polimeri che compongono gli alimenti sono sottoposti a graduale frammentazione e si riducono a monomeri. Il catabolismo inizia con la masticazione e si completa con l’intervento di una moltitudine di enzimi specifici liberati da cellule e ghiandole distribui­te lungo il canale digerente. catabolica Grazie alla digestione, quindi, i che compongono gli alimenti vengono frammentati in : polimeri complessi molecole semplici POLIMERI   MONOMERI proteine → amminoacidi polisaccaridi (carboidrati complessi) → monosaccaridi trigliceridi (lipidi complessi) → acidi grassi e glicerolo acidi nucleici (DNA, RNA) → nucleotidi Successivamente macro e micronutrienti sono assorbiti lungo tutto il canale digerente e destinati a tutte le cellule dell’organismo attraverso il sistema circolatorio. All’interno delle cellule i nutrienti sono in parte usati per creare molecole nuove e sostituirne di vecchie: si tratta di un . Un’altra parte, come spesso capita per il glucosio, viene ulteriormente scissa e una quota dell’energia che si libera in queste reazioni è raccolta sotto forma di molecole di ATP: in questo caso si verifica un . processo anabolico a scopo plastico processo catabolico a scopo energetico Parte del materiale non digerito viene degradato dai microrganismi che vivono nell’intestino. Ciò che resta del cibo originario è evacuato in forma di feci. Gli organismi sono in grado di produrre autonomamente molecole organiche (in primo luogo glucidi) utilizzando composti inorganici. I principali autotrofi utilizzano come fonte energetica la luce solare (vedi Unità 5, I macronutrienti, p. 114). autotrofi Gli organismi , viceversa, per nutrirsi necessitano delle sostanze organiche precedentemente prodotte dagli autotrofi (vedi Unità 1, La cellula, p. 24). eterotrofi L’organismo umano è il risultato di continue reazioni di anabolismo e catabolismo volte a costruire nuovi tessuti e a fornire all’organismo l’energia di cui necessita.  >> pagina 194  La digestione dei piccoli eterotrofi   In natura non sempre gli organismi eterotrofi dispongono di un apparato digerente che svolge la duplice funzione di scomporre il cibo in singole sostanze nutritive e di assorbirle. Infatti non tutti necessitano di degradare le grandi molecole organiche all’interno del loro corpo. Per esempio i protozoi, i batteri eterotrofi e gli organismi che si sviluppano sui tessuti morti (funghi saprofiti) rilasciano i propri enzimi direttamente , e solo in seguito assorbono le sostanze ridotte dalla digestione enzimatica. I ragni, le larve di formiche, le stelle di mare e le piante carnivore usano invece il come ambiente di digestione, iniettandovi all’interno i propri succhi digestivi. nell’ambiente in cui vivono corpo delle proprie prede GUIDA ALLO STUDIO Che cos’è il metabolismo? 1. Che differenza c’è tra processo anabolico e processo catabolico? 2. Quali sono i principali polimeri presenti negli alimenti e da quali monomeri sono costituiti? 3.  >> pagina 195  concetti in mappa  L’apparato digerente nei diversi esseri viventi   La funzione fisiologica che permette a gran parte degli organismi eterotrofi di scomporre il cibo ingerito in singole sostanze nutritive e di assimilarle è detta e avviene nel canale digerente: una cavità, suddivisa in vari distretti, che attraversa il corpo dalla bocca (cavità orale) all’ano. In relazione ai diversi modi di alimentarsi, l’apparato digerente può variare da un organismo all’altro. digestione In base alla loro alimentazione, gli animali superiori si suddividono in tre grandi gruppi: , che si nutrono unicamente di vegetali (foglie, radici, semi, bacche, frutti); erbivori , che si nutrono solo di carne (vertebrati e non, vivi o morti); carnivori , come l’uomo, il maiale, l’orso e molti uccelli, che si nutrono sia di carne sia di vegetali. onnivori Il primo tratto del canale digerente, dalla bocca allo stomaco, è principalmente deputato alla delle sostanze assorbite ed è particolarmente sviluppato negli erbivori. Il secondo tratto, che comprende tutto l’intestino fino all’apertura anale, è specializzato nell’ delle sostanze nutritive e ospita gli enzimi responsabili dei processi finali di digestione dei polimeri. degradazione assorbimento L’uomo, in quanto onnivoro, dispone di un apparato digerente con caratteristiche intermedie tra quello degli erbivori e quello dei carnivori. Analogamente, per quanto concerne la masticazione, gli onnivori dispongono di una dentatura adatta sia a lacerare la carne (incisivi e canini) sia a triturare i vegetali (molari e premolari). Tutti gli animali superiori possono essere classificati in base agli alimenti consumati.  >> pagina 196  L’apparato digerente degli erbivori   Gli hanno il primo tratto dell’apparato digerente adatto alla digestione della cellulosa, il polisaccaride di struttura compatta e resistente che si trova in tutti i vegetali. Prima di poter essere assimilata, la cellulosa deve essere macinata, poi deve macerare a lungo negli acidi organici, e infine può essere digerita chimicamente da enzimi (le cellulasi) prodotti da batteri che, in questo caso, si trovano alloggiati negli stomaci. erbivori I (bovini, ovini, caprini, cervidi eccetera) sono erbivori poligastrici, che dispongono cioè di disposti in serie (reticolo, rumine, omaso, abomaso) per digerire in più tappe questa molecola complessa. ruminanti quattro stomaci Gli (che si nutrono di semi) dispongono invece di un , detto ventriglio o stomaco muscolare, in cui i semi vengono macinati grazie alla presenza di pietruzze. uccelli granivori secondo stomaco Anche alcuni (cioè che si nutrono di legno), come le termiti, dispongono di un in cui il legno viene triturato prima di essere digerito per assorbirne la cellulosa. insetti xilofagi ventriglio GUIDA ALLO STUDIO Come possono essere classificati gli animali superiori in base alla loro alimentazione? 1. Qual è la principale funzione del primo tratto del canale digerente? Qual è quella del secondo tratto? 2.  L’apparato digerente umano   Nell’uomo adulto il può misurare complessivamente fino a 12 metri, e si presenta come una successione di organi a diametro variabile attraverso i quali transita il cibo introdotto con l’alimentazione (o quel che ne rimane). In successione, gli organi che compongono il tubo digerente sono: canale digerente bocca; faringe; esofago; stomaco; intestino tenue; intestino crasso. Nonostante le differenze che si riscontrano tra un organo e l’altro, nel loro insieme le pareti del canale digerente mantengono per tutta la sua lunghezza una struttura di base caratterizzata da più strati concentrici definiti . tonache Annessi al canale digerente vi sono poi le ghiandole salivari e altri organi, come il , la e il , così come molte cellule disseminate sulla sua superficie interna che svolgono un’importante : pur non ospitando direttamente le sostanze ingerite, essi rilasciano, o meglio secernono, dei succhi indispensabili al corretto svolgimento del processo digestivo. fegato cistifellea pancreas funzione ghiandolare La regolazione di tutte le funzionalità digestive, da quelle muscolari a quelle ghiandolari, è in massima parte su base involontaria. Il controllo volontario si limita alle sue estremità, ossia alla bocca (fino al punto di deglutizione) e allo sfintere anale.   Tavola interattiva – L'apparato digerente GUIDA ALLO STUDIO Quali sono, nell’ordine, gli organi che costituiscono il canale digerente? 1. Quali sono gli organi annessi e perché vengono definiti tali? 2.  >> pagina 197   Le tonache   I tessuti che costituiscono il canale digerente sono simili (seppur con qualche differenza) in tutti gli organi che lo compongono e sono caratterizzati da mucosa, sottomucosa, tonaca muscolare e tonaca sierosa. La è la tonaca più interna, ed entra a contatto diretto con ciò che transita nel canale. Lungo la sua superficie, oltre a varie ghiandole specifiche per ogni distretto dell’apparato digerente, si trovano molte ghiandole mucipare e cellule caliciformi che producono   . mucosa ▶ muco La è un tessuto in cui si inseriscono fasci di terminazioni nervose intrecciate (plesso di Meissner) che stimolano l’attività di alcune ghiandole inserite nella mucosa e contribuiscono alla contrazione della sottostante tonaca muscolare. sottomucosa La è molto più spessa delle precedenti ed è formata da due fasci incrociati di muscolatura liscia. La loro contrazione è controllata da una rete nervosa (plesso di Auerbach) che genera il fenomeno della , ossia l’insieme di movimenti di contrazione che consentono al prodotto della digestione di avanzare lungo il canale digerente e di essere rimescolato continuamente. tonaca muscolare peristalsi La , detta anche , avvolge come una pellicola le tre tonache precedenti, formando un rivestimento sottile che contiene tutti gli organi dell’apparato digerente, in particolare a livello dell’addome. tonaca sierosa peritoneo Muco | |   Mucus Il muco è un gel viscoso, che si forma grazie a particolari proteine in grado di rendere l’acqua gelatinosa. Ha la funzione di eliminare l’attrito fra le pareti del tubo digerente e il cibo, facilitandone lo scorrimento. Può avere anche una funzione di protezione. Stratificazione della tonaca nell’apparato digerente.  >> pagina 198   Le ghiandole e le loro secrezioni   Le ghiandole sono singole cellule o gruppi di cellule che si specializzano nella produzione di sostanze, solitamente liquide, che prendono il nome di . secrezione I diversi secreti vengono rilasciati nel canale digerente, direttamente o attraverso un dotto di collegamento. In alcuni casi il secreto non finisce nel canale digerente, ma viene liberato nel sangue, svolgendo un’azione . ▶  ormonale I principali sistemi ghiandolari che contribuiscono con i loro secreti al processo digestivo sono: le ghiandole , che secernono saliva; salivari le ghiandole , che secernono succo gastrico; gastriche il , che secerne succo e ormoni pancreatici; pancreas il , che secerne bile; fegato le ghiandole , che secernono succo enterico. enteriche Ormone | |   Hormone Un ormone è una molecola biologica che viene liberata da una cellula, o da un gruppo di cellule, con lo scopo di modulare l’attività di altre cellule singole o raggruppate. Ghiandole salivari viste al microscopio elettronico. GUIDA ALLO STUDIO Quali sono le tonache che compongono il canale digerente e quali sono le loro caratteristiche? 1. Quali sono le principali ghiandole dell’apparato digerente? 2. Quali sono le sostanze secrete dalle ghiandole dell’apparato digerente? 3.  Le fasi della digestione   Il processo digestivo può essere scomposto in due fasi: la vera e propria, che consiste nella frammentazione e scomposizione del cibo e delle molecole che lo costituiscono; questa fase si realizza grazie a processi meccanici (come la masticazione), fisici (per esempio, l’innalzamento della temperatura corporea), chimici (per esempio, l’azione degli acidi gastrici) e biologici (per esempio, l’azione degli enzimi); digestione l’ dei prodotti della digestione a livello della mucosa intestinale, con vari meccanismi di trasporto di membrana. assorbimento Con riferimento agli organi interessati nel processo di digestione, questa può essere distinta in quattro fasi consecutive: , che avviene nella bocca e consiste nella masticazione e insalivazione del bolo e nella successiva deglutizione; fase orale , che avviene nello stomaco e consiste nella digestione acida e nella formazione del chimo; fase gastrica , che avviene nell’intestino tenue e consiste nella digestione basica e nell’assorbimento del chilo; fase intestinale alta , che avviene nell’intestino crasso e consiste nell’assorbimento finale e nella concentrazione delle feci. fase intestinale bassa A questi quattro momenti segue l’ da parte di cellule e tessuti dell’organismo. assimilazione dei nutrienti  >> pagina 199  nomenclatura anatomica   Quando si parla di apparato digerente si usano aggettivi specifici per riferirsi ai diversi organi: attinente alla   ; bocca → orale attinente allo   ; stomaco → gastrico attinente all’   ; intestino → enterico attinente al   ; fegato → epatico attinente al   . pancreas → pancreatico  La fase orale   , “la prima digestione avviene in bocca”, dicevano i latini. Prima digestio fit in ore Nella bocca, infatti, definita anche cavità buccale o cavo orale, durante la masticazione il cibo viene triturato dai denti e impastato con la saliva, trasformandosi così in . Questa fase è fondamentale soprattutto per idratare gli alimenti (in particolare quelli secchi), prepararli all’azione degli enzimi, già presenti nella saliva, e facilitarne lo scorrimento lungo l’esofago. bolo alimentare Tutto ciò è reso possibile da una serie di organi e tessuti dall’organizzazione complessa.  >> pagina 200  Le ghiandole salivari Le ghiandole salivari sono insiemi di cellule, posizionate sotto la lingua e nelle pareti della bocca, in grado di secernere ogni giorno più di un litro di . Nella composizione della saliva si trovano, oltre all’acqua, soprattutto (il più importante è la ) che avviano un primo processo di digestione degli amidi. Tali enzimi, all’interno del bolo, restano attivi per circa un’ora dopo la sua discesa nello stomaco. Alcuni di essi svolgono anche una funzione antibatterica, aggredendo e neutralizzando i batteri che penetrano nel cavo orale. saliva enzimi ptialina o amilasi salivare Enzimi presenti nella saliva ENZIMA CATEGORIA FUNZIONE ptialina idrolasi, alfa-amilasi scinde l’amido in maltosio e destrine lisozima idrolasi, glicosidasi agisce da antibatterico (contro i batteri Gram-positivi, vedi Unità 2, La contaminazione degli alimenti, p. 47) perossidasi ossidoreduttasi agisce da antibatterico (producendo radicali liberi) lipasi salivare idrolasi, esterasi inizia la scissione dei trigliceridi in acidi grassi e colesterolo La lingua La lingua è un organo dotato di ampia mobilità; è costituita in massima parte da tessuto muscolare, è ricoperta da una membrana mucosa ed è disseminata di papille gustative. Le principali funzioni svolte dalla lingua sono: l’ , che avviene in sintonia con l’apparato respiratorio, le corde vocali e le labbra; articolazione dei suoni la , che avviene grazie alle papille gustative; percezione del sapore il e la . rimescolamento del cibo deglutizione  >> pagina 201  Gusto e sapore   Il sapore, insieme all’olfatto, definisce il gusto di un alimento. La percezione del dipende dalle sparse sulla superficie della lingua; queste strutture specializzate, di forme tra loro diverse e riconoscibili a occhio nudo, sono in grado di reagire alle molecole alimentari che si sciolgono nella saliva durante la masticazione, inviando un segnale nervoso diretto al cervello. Le papille gustative percepiscono solo i del cibo, e cioè , e (quest’ultimo corrisponde alla percezione gustativa di alcuni amminoaci­di). sapore papille gustative gusti primari amaro/acido salato/dolce umami Di recente identificazione è il gusto grasso, che viene percepito da una molecola-recettore sensibile ai vari lipidi alimentari. Curiosamente, sembra che individui con quantità minori di recettori per il grasso sulla lingua siano più predisposti a diventare obesi poiché, essendo meno sensibili al gusto del grasso, tendono a ingerirne quantità maggiori. Contrariamente a quanto si riteneva fino a poco tempo fa, la cosiddetta “mappa del gusto” – ossia la localizzazione predefinita delle papille gustative – è stata smentita: la percezione dei sapori infatti è distribuita uniformemente non solo sulla lingua, ma anche nel palato molle e sulla gola. I denti Nell’individuo adulto i denti sono 32: 8 incisivi, per incidere il cibo; 4 canini, in grado di lacerarlo; 8 premolari e 12 molari, per frantumare e macerare i cibi più coriacei. La prima dentizione, definita o da latte, consta invece di 20 denti (8 incisivi, 4 canini e 8 molari). decidua Ogni dente è costituito dalle stesse 3 parti: la , inserita saldamente nell’alveolo delle ossa; radice la , ossia la parte visibile e sporgente dalle gengive; corona il , che rappresenta la zona di transizione fra radice e corona; diventa esposto e sensibile in caso di ritiro delle gengive. colletto Analizzando invece la sezione dei denti, si riconoscono: la centrale, in cui si inseriscono capillari e terminazioni nervose; polpa dentaria la , un tessuto osseo particolarmente duro che costituisce il corpo del dente; dentina il , che riveste la radice della dentina; cemento lo , uno strato sottile ma estremamente resistente all’usura (meccanica e chimica) che riveste la corona del dente. smalto La frantumazione del cibo durante la masticazione è svolta dai denti. Una masticazione metodica e prolungata facilita l’impasto del bolo con la saliva e il suo successivo ingresso nell’esofago. Inoltre, ha numerose conseguenze positive per l’intero processo digestivo, infatti: migliora la percezione dei ; sapori facilita la nello stomaco; digestione chimica stimola la produzione anticipata dei , pancreatici e biliari; succhi gastrici lascia il tempo di percepire il . senso di sazietà Le gengive dei neonati sono prive di denti. La prima dentizione, definita decidua o da latte, avviene tra i 6 mesi e i 2 anni, e in questa fase i bambini tendono a mordere qualunque cosa per cercare di alleviare il fastidio. Prima dei 13 anni i denti vengono sostituiti dalla dentatura definitiva. Gli ultimi denti a fare la propria comparsa saranno i 4 molari di fondo, noti come “denti del giudizio”, che non si sviluppano però in tutti gli individui. Alcuni sono in grado di ancorarsi saldamente alla dentina per evitare di essere deglutiti con la saliva. Malgrado gli effetti antibatterici del lisozima contenuto nella saliva, si calcola che 24 ore dopo un pasto essi possono essersi moltiplicati al punto da generare ben 100 strati sovrapposti: si tratta della cosiddetta batterica. Placca, tartaro e carie batteri placca La placca può essere facilmente rimossa con lo spazzolino, ma dove persiste essa finisce per indurirsi grazie alla penetrazione di minerali salivari, trasformandosi in . Inoltre, i batteri che rimangono isolati sotto la placca non hanno più accesso all’ossigeno e passano a una respirazione di tipo anaerobico, che ha l’effetto di generare prodotti acidi. tartaro A lungo andare questi acidi finiscono per corrodere sia lo smalto sia la dentina, generando un buco o meglio una , che può condurre gradualmente i batteri fino alla polpa dentaria, ricca di terminazioni nervose; perciò questa infezione batterica può provocare un dolore acuto. carie Solo un’accurata igiene orale può garantire la rimozione degli strati batterici e quindi la prevenzione della carie. la formazione della carie   Faringe ed esofago Una volta masticato, il cibo si trasforma in bolo e viene sospinto dalla lingua verso il fondo della cavità orale, la , da cui si diramano la trachea e l’esofago. faringe La trachea, che fa parte dell’apparato respiratorio, è il canale attraverso cui l’aria inspirata arriva ai polmoni, ed è mantenuta sempre dilatata da anelli di cartilagine. L’ , che si trova dietro la trachea, è il canale attraverso cui il bolo deglutito giunge allo stomaco e misura poco più di 25 centimetri di lunghezza. esofago Nella faringe la valvola chiamata mantiene di norma aperta la trachea e chiuso l’esofago. Quando il bolo viene deglutito, l’epiglottide si flette all’indietro, chiudendo la trachea e aprendo il passaggio per l’esofago. epiglottide Si dice che il cibo “va di traverso” proprio quando una parte di ciò che viene ingerito finisce nella trachea, generando una tosse violenta necessaria a espettorare il corpo estraneo finito involontariamente nelle vie aeree. Per evitarci di soffocare, non appena cibo e bevande sono spinti nella faringe (a), entra in azione un riflesso automatico: l’epiglottide si abbassa (b) e chiude per un istante l’imboccatura della laringe (c), così il boccone o il sorso d’acqua sono obbligati a incanalarsi nell’esofago (d), mentre la respirazione si interrompe per un attimo.  >> pagina 203  fissa il concetto organo tessuto funzione ghiandole salivari ghiandolare produzione di saliva: lubrificazione del bolo e attività enzimatica lingua muscolare percezione dei sapori, rimescolamento del cibo e deglutizione denti osseo masticazione: incisione e frantumazione del cibo faringe muscolare transito del bolo epiglottide cartilagineo separazione tra apparato digerente e apparato respiratorio esofago muscolare transito del bolo GUIDA ALLO STUDIO Da quali parti è costituito il cavo orale? 1. Quali sono le funzioni svolte dalla saliva? 2. Da quali parti è costituito il dente? 3. Quali conseguenze positive comporta una corretta masticazione? 4.