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PAS : Classe di insegnamento A60 Biologia e scienze A.A. 2013/2014 04/04/2014 Docente: Francesca Di Leva Cenni di Fisiologia: SISTEMA DIGERENTE E ALIMENTAZIONE.

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1 PAS : Classe di insegnamento A60 Biologia e scienze A.A. 2013/ /04/2014 Docente: Francesca Di Leva Cenni di Fisiologia: SISTEMA DIGERENTE E ALIMENTAZIONE

2 Introduzione 1.Masticazione e deglutizione del cibo 2.Lo stomaco e la demolizione del cibo 3.L’intestino e le ghiandole annesse 4.Assorbimento delle sostanze nutritive e metabolismo 5.Dieta bilanciata ed intolleranza al lattosio 2

3 3 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Introduzione Il sistema digerente demolisce il cibo nelle molecole che lo compongono, lo assorbe all’interno del corpo ed elimina i rifiuti e le sostanze non digerite. Allo scopo di: 1)rifornire di energia le cellule e 2)permettere l’assorbimento dei materiali di base necessari per la sostituzione di cellule morte o di tessuti usurati.

4 4 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Introduzione Il sistema digerente si compone di: 1) Canale alimentare principale o tratto gastrointestinale. 2) Un gruppo di organi accessori chiamati annessi. Il canale alimentare inizia con la bocca e prosegue con faringe, esofago, stomaco, intestino e ano. Per tutto il suo percorso il canale è formato da un lume interno circondato da quattro strati di tessuti concentrici.

5 5 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Introduzione Negli esseri umani adulti il canale alimentare è lungo circa 9 metri, ma i ripiegamenti fanno sì che si possa alloggiare nell’addome.

6 6 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Introduzione Il tratto gastrointestinale è formato: 1.la mucosa, lo strato più interno formato da tessuto epiteliale e connettivo; L’epitelio contiene cellule caliciformi e ghiandole che secernono muco o enzimi digestivi. 2.la sottomucosa, tessuto connettivo e fibre nervose, vasi sanguigni e vasi linfatici; 3.la tonaca muscolare, strati di muscolatura liscia; 4.la sierosa, o peritoneo, rivestimento esterno di tessuto connettivo.

7 7 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Introduzione Gli annessi:  lingua;  denti;  ghiandole salivari;  fegato;  pancreas. Il fegato ed il pancreas non vengono a contatto con il cibo ma producono enzimi digestivi riversati in alcuni punti tramite condotti specifici, questi demoliscono il cibo per idrolisi

8 8 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Introduzione La peristalsi è l’insieme di movimenti dovuti alle contrazioni coordinate dei due strati di muscolatura liscia. Questi movimenti mescolano il cibo e lo fanno progredire fino all’ano. Sfinteri: punti in cui la muscolatura diventa più spessa, si contraggono e si rilasciano agendo come valvole. piloro Ad esempio il piloro contratto impedisce il passaggio da stomaco a intestino tenue.

9 9 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore Masticazione e deglutizione I denti:  32 denti: 16 nell’arcata superiore e 16 in quella inferiore;  8 incisivi specializzati nel taglio;  4 canini per afferrare e lacerare;  8 premolari e 12 molari larghi e piatti per triturare;  i bambini hanno solo 20 denti (da latte) che cadono tra i 6 e i 12 anni per essere sostituiti da quelli definitivi.

10 10 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore Masticazione e deglutizione La lingua muove e mescola il cibo nella bocca, e favorisce la meccanica della deglutizione. La lingua è dotata di papille, su cui troviamo i bottoni gustativi: cellule che agiscono come recettori sensoriali. Le proprietà chimiche degli alimenti vengono trasmesse al cervello tramite i neuroni sensoriali.

11 11 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore Masticazione e deglutizione La saliva è una secrezione acquosa prodotta dalle ghiandole salivari. Contiene un muco che lubrifica il cibo facilitando la deglutizione, l’amilasi (enzima che degrada l’amido), lisozima (funzione antibatterica). La secrezione è controllata dal sistema nervoso e la salivazione ha inizio quando il cibo è in bocca.

12 12 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore Masticazione e deglutizione Deglutizione: attività a innesco volontario che prosegue involontariamente. Consiste nel passaggio di cibo dalla bocca all’esofago e da questo allo stomaco. La faringe si collega sia al canale digerente sia a quello respiratorio: il cibo segue il percorso corretto grazie all’epiglottide: cartilagine che si abbassa a ogni deglutizione.

13 13 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 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. l’epitelio ghiandolare Fossette gastriche: minuscole cavità che contengono l’epitelio ghiandolare formato da diversi tipi di cellule.

14 14 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore La demolizione del cibo Epitelio ghiandolare contiene:  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 attivata 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 batteri, scioglie le parti coriacee e fibrose dei tessuti ingeriti. La pepsina è attiva a pH acido e idrolizza le proteine in peptidi.

15 15 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore La demolizione del cibo La presenza di proteine nello stomaco provoca la liberazione della gastrina. Questo ormone stimola la secrezione di succo gastrico e aumenta le contrazioni delle pareti muscolari dello stomaco. Lo svuotamento gastrico avviene gradualmente: il piloro lascia passare 3 ml di chimo alla volta, la parte più fine entra nel duodeno, il resto viene rimescolato nello stomaco. La digestione dura circa 4 ore.

16 16 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore L’intestino e gli annessi Nell’intestino si completa la frammentazione del cibo avviata nella bocca e nello stomaco e si svolge l’assorbimento delle sostanze nutritive. Intestino tenue:  duodeno (riceve gli enzimi da fegato e pancreas)  digiuno (assorbimento dei nutrienti)  Ileo (assorbimento dei nutrienti) Intestino crasso:  cieco  colon  retto Fonte:www.obesidadecontrolada.com.br/cancer-de-intestino/

17 17 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore L’intestino e gli annessi L’intestino tenue è lungo circa 6 metri e ricopre una superficie di 300 metri quadrati. Aumenta la sua superficie grazie a diverse soluzioni strutturali: 1)Le pieghe circolari della sottomucosa aumentano la superficie di assorbimento. 2)I villi sono numerose e microscopiche estensioni della mucosa 3)I microvilli sono estroflessioni citoplasmatiche sulla superficie delle singole cellule epiteliali

18 18 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 chimo. Il cibo che arriva nell’intestino tenue è detto chimo. Il chimo è acido per questo il duodeno secerne l’ormone secretina che stimola il fegato ed il pancreas a secernere liquidi alcalini. Nell’intestino tenue gli enzimi agiscono «in sequenza»: I polipeptidi vengono scissi prima in dipeptidi e poi in monomeri, gli amminoacidi. Questi amminoacidi sono piccoli e passano attraverso l’intestino e i vasi sanguigni. 3. L’intestino e gli annessi

19 19 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore L’intestino e gli annessi L’intestino crasso è un condotto lungo 1,5 metri formato da cieco, colon e retto. Il cieco possiede una breve estroflessione chiamata appendice Nel colon si completa si completa l’assorbimento di alcune sostanze (soprattutto acqua e sali minerali). Il colon ospita numerose specie batteriche (microbiota intestinale) I batteri simbionti dell’intestino si nutrono di sostanze non digerite e le trasformano in amminoacidi e vitamine rilasciando gas come idrogeno, metano e monossido di carbonio (flatulenza).

20 20 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore L’intestino e gli annessi La massa di sostanze fecali che si forma nel tratto terminale del colon è composta da batteri, cellulosa e sostanze non digerite. La massa fecale viene lubrificata dal muco e, dopo essersi accumulata nel retto, viene eliminata attraverso l’ano sotto forma di feci.

21 21 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore L’intestino e gli annessi Il pancreas è una ghiandola che secerne ormoni, succhi digestivi e un liquido alcalino che neutralizza l’acidità del chimo. I liquidi dal pancreas raggiungono il duodeno attraverso una serie di canali che si uniscono in un dotto.

22 22 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore L’intestino e gli annessi Enzimi dal pancreas:  amilasi pancreatica 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 attivate nel duodeno;  nucleasi, spezza gli acidi nucleici in nucleotidi;  il pancreas produce anche insulina e glucagone per la regolazione di glucosio nel sangue.

23 23 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore L’intestino e gli annessi Il fegato pesa circa 1,4 Kg nell’uomo adulto. Il fegato ha numerose funzioni, tra le quali :  Funzioni digestive (i Sali biliari prodotti dagli epatociti e accumulati nella cistifellea emulsionano i grassi facilitando l’azione della lipasi pancreatica)  Deposito di grassi in eccesso (storage di energia)  Deposito di vitamine (A, D, E, K) e sali minerali (ferro e rame)  Deposito di glucosio sotto forma di glicogeno  Disintossicazione (da scorie di farmaci, alcol e droghe)  Escrezione di bilirubina (causa della colorazione delle feci)

24 4.Assorbimento e metabolismo I polimeri sono spezzati in monomeri attraverso la reazione di idrolisi. H H2OH2O OH H H Idrolisi 24

25 4.Assorbimento e metabolismo 25 Gli enzimi sono proteine che facilitano le reazioni chimiche. L’enzima reagisce con il substrato tramite il suo sito attivo. Avvenuta la reazione enzimatica, il prodotto viene allontanato dall'enzima, che rimane disponibile per iniziarne una nuova. L'enzima infatti non viene consumato durante la reazione. Fonte:

26 4.Assorbimento e metabolismo 26 1.Specificità: ogni enzima catalizza (cioè orienta e accelera) una determinata reazione che coinvolge specifici substrati e dà origine a specifici prodotti. 2.Efficienza: in condizioni ottimali un enzima può accelerare una reazione fino a miliardi di volte. 3.Controllo: la velocità di sintesi e la concentrazione degli enzimi sono costantemente monitorate dai geni della cellula.

27 4.Assorbimento e metabolismo 27 Gli enzimi permettono una riduzione dell'energia di attivazione di una reazione, accelerando in modo consistente la sua velocità. La maggior parte delle reazioni biologiche catalizzate da enzimi hanno una velocità superiore di milioni di volte alla velocità che avrebbero senza alcun catalizzatore.

28 28 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore Assorbimento e metabolismo L’assorbimento dei monosaccaridi avviene per trasporto attivo per glucosio e galattosio e per diffusione facilitata nel caso del fruttosio. L’assorbimento degli amminoacidi è attuato con un meccanismo di trasporto attivo per gli amminoacidi dipeptidi e tripeptidi che entrano negli enterociti dove subiscono una ulteriore degradazione. L’assorbimento dei lipidi è possibile solo in seguito all’emulsione delle molecole lipidiche di maggiori dimensioni in micelle, da cui i lipidi diffondono negli enterociti dei villi dove vengono impacchettati in chilomicroni, che entrano nel circolo linfatico

29 29 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore Assorbimento e metabolismo Acqua e sali minerali sono assorbiti nell’intestino 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.

30 30 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore Assorbimento e metabolismo Metabolismo: reazioni chimiche e fisiche che permettono di utilizzare le sostanze nutritive introdotte con la dieta per la produzione di energia e la sintesi di molecole complesse. Non tutte le sostanze nutritive possono essere sintetizzate dal nostro organismo ed è necessario assumerle con la dieta (i.e. acido linoleico –ω3- e acido linolenico – ω6- amminoacidi essenziali, vitamine)

31 5.Una dieta bilanciata La dieta deve assicurare al nostro organismo proteine, grassi, carboidrati, acqua, vitamine e sali minerali Non esiste l’elemento perfetto che contiene tutte le sostanze nella giusta quantità  bisogna variare l’alimentazione Gruppi di alimenti  Cereali e tuberi (vitamine B e fibre)  Frutta e ortaggi (vitamine A e C, Sali minerali)  Latte e derivati (Vitamine B2, A e D, calcio e proteine)  Carne, pesce e uova (proteine, zinco, rame, ferro, vitamine B12 e vitamina D in alcuni pesci)  Grassi da condimento (vitamine A,D, E, K, ω3- ω6) 31

32 5.Una dieta bilanciata  Elevato consumo di frutta e verdura  previene i tumori (vitamina C e fibre)  Carenza di vitamina D  malformazioni ossee nei bambini  Calcio e fosforo  formazione delle ossa  Ferro  formazione dell’emoglobina  Carenza di vitamina C  scorbuto (emorragie a carico della pelle, delle mucose, dei muscoli e degli organi interni; dovute ad eccessiva fragilità della parete dei vasi sanguigni)  La vitamina K  utile per la coagulazione del sangue 32

33 33 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore Una dieta bilanciata La dieta mediterranea:  consumo elevato di verdure, frutta 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.  Bere 2L di acqua al giorno

34 34 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore Intolleranza al lattosio non L’allergia alimentare è dovuta alla risposta del sistema immunitario in seguito all’introduzione di un allergene (proteina)  L’intolleranza al lattosio non è un allergia alimentare L’intolleranza al lattosio (intolleranza metabolica) è l’incapacità dell’organismo di metabolizzare lo zucchero del latte e non coinvolge il sistema immunitario. Mentre i soggetti allergici devono eliminare completamente il cibo incriminato le persone che hanno un’intolleranza possono assumere piccole quantità di cibo senza sviluppare i sintomi (fanno eccezione gli individui sensibili al glutine)

35 5.Intolleranza al lattosio Dipende dalla carenza dell’enzima lattasi, che scinde il lattosio in galattosio e glucosio. Il lattosio resta nel lume intestinale dove i batteri lo usano per produrre gas e metaboliti, si hanno diarrea e gonfiori da 30 minuti a due ore dall’assunzione. La diagnosi si fa col Breath test (quantità di idrogeno prodotta dal microbiota dopo l’ingestione di lattosio) e col test genetico. I neonati producono molta lattasi, che diminuisce con l’età poiché l’alimentazione non prevede più latte materno. 35

36 5.Intolleranza al lattosio Sintomi: crampi addominali, diarrea, gonfiore, stanchezza, dimagrimento…. Terapia dietetica (riduzione/eliminazione)  Latte, burro, yogurt, formaggi e biscotti  Cioccolato al latte, crema pasticcera, gelati  Prodotti che potenzialmente contengono lattosio  affettati, pane in cassetta, piatti pronti, succhi di frutta, farmaci. LEGGERE L’ETICHETTA ALIMENTARE  Alimenti alternativi: prodotti a base di soia di riso o di mandorle o prodotti ad alta digeribilità  Per evitare la carenza di calcio: cereali integrali, verdure (broccoli, cavoli, lattughe, etc), frutta a guscio (mandorle), legumi, pesce azzurro, crostacei, molluschi, uova 36

37 Esperienze di laboratorio  La digestione nella bocca  digestione dell’amido  La digestione nello stomaco  ananas e colla di pesce  Assorbimento delle sostanze nutritive  riconoscimento di zuccheri negli alimenti. Attenzione: Il reagente di Benedict è tossico (H319/H411= irritazione oculare, tossico per organismi acquatici)  Dieta bilanciata ed intolleranza al lattosio  il latte: alimento completo  Dieta bilanciata ed intolleranza al lattosio  gli enzimi aiutano a digerire il cibo 37


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