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1. Invito alla biologia.blu C – Il corpo umano 2 H. Curtis, N. S. Barnes, A. Schnek, G. Flores.

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2 Invito alla biologia.blu C – Il corpo umano 2 H. Curtis, N. S. Barnes, A. Schnek, G. Flores

3 Il sistema digerente Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore

4 4 Introduzione Il sistema digerente rifornisce di energia le cellule e permette lassorbimento dei materiali di base necessari per la sostituzione di cellule morte o di tessuti usurati. Demolisce il cibo nelle molecole che lo compongono, lo assorbe allinterno del corpo ed elimina i rifiuti e le sostanze non digerite.

5 5 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Introduzione Canale alimentare principale o tratto gastrointestinale. È formato da 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. Lepitelio del canale digerente contiene cellule caliciformi che secernono muco o enzimi digestivi in alcuni punti.

6 6 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 connettivo; 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. Non vengono a contatto con il cibo ma producono enzimi digestivi riversati in alcuni punti tramite condotti specifici, questi demoliscono il cibo per idrolisi (riducono i polimeri in monomeri legandosi al cibo con laiuto di una molecola di acqua).

8 8 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 nelladdome.

9 9 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Introduzione La peristalsi è linsieme di movimenti dovuti alle contrazioni coordinate dei due strati di muscolatura liscia. Questi movimenti mescolano il cibo e lo fanno progredire fino allano. Sfinteri: punti in cui la muscolatura diventa più spessa, si contraggono e si rilasciano agendo come valvole. Il cardias separa lesofago dallo stomaco, il piloro contratto impedisce il passaggio da stomaco a intestino tenue.

10 10 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Masticazione e deglutizione I denti: 32 denti: 16 nellarcata 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.

11 11 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Masticazione e deglutizione Anatomia di un dente: corona, parte visibile del dente; radice, porzione infissa nellosso mascellare o mandibolare; colletto, parte che collega il tutto; dentina, tessuto connettivo calcificato molto resistente; smalto, nella porzione visibile copre la dentina, è formato da fosfato di calcio.

12 12 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Masticazione e deglutizione Quando lo smalto dei denti è danneggiato può essere attaccato più facilmente dai batteri che producono carie. La radice è circondata dal cemento, sostanza che facilita lancoraggio del dente alle cavità ossee (alveoli). Allinterno della dentina troviamo la cavità della polpa, parte viva del dente, dove scorrono nervi e vasi sanguigni.

13 13 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 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. Nelluomo la lingua ha anche la funzione di articolare suoni per il linguaggio. Frenulo: tiene ancorata la lingua al pavimento della bocca. Le tonsille linguali hanno una funzione immunitaria.

14 14 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Masticazione e deglutizione La saliva è una secrezione acquosa prodotta dalle ghiandole salivari, tra cui ci sono le parotidi. Contiene un muco che lubrifica il cibo facilitando la deglutizione. La parotite epidemica (orecchioni) è una patologia causata da un virus, è più frequente nei bambini.

15 15 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Masticazione e deglutizione La saliva dei mammiferi contiene anche ptialina o amilasi, enzima che degrada gli amidi già nella bocca, ci sono molecole disinfettanti. Lopiorfina funziona come antidolorifico. 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.

16 16 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Masticazione e deglutizione Deglutizione: attività a innesco volontario che prosegue involontariamente. La faringe si collega sia al canale digerente sia a quello respiratorio, è anche la sede di due ghiandole del sistema immunitario: le tonsille palatine e le adenoidi. Il cibo segue il percorso corretto grazie allepiglottide: cartilagine che si abbassa a ogni deglutizione.

17 17 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. Fossette gastriche: piccole aperture che nascondono minuscole cavità. Epitelio ghiandolare formato da diversi tipi di cellule.

18 18 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 attivata dallHCl in pepsina. Queste cellule danno secrezioni che unite allacqua formano i succhi gastrici. Lacido 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.

19 19 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 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.

20 20 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Lintestino e gli annessi Nellintestino si svolge la maggior parte del processo di demolizione e assorbimento delle sostanze nutritive. Intestino tenue: duodeno (riceve gli enzimi da fegato e pancreas); digiuno; ileo. Intestino crasso: cieco; colon; retto.

21 21 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Lintestino e gli annessi Lintestino tenue è lungo circa 6 metri e ricopre una superficie di 300 metri quadrati. Le pieghe circolari della sottomucosa aumentano la superficie di assorbimento. I villi sono numerose e microscopiche estensioni della mucosa. I microvilli sono estroflessioni citoplasmatiche sulla superficie delle singole cellule epiteliali.

22 22 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Le cellule epiteliali producono muco ed enzimi, che funzionano in sequenza. I polipeptidi vengono scissi prima in dipeptidi e poi in monomeri, gli amminoacidi. Questi amminoacidi sono piccoli e passano attraverso lintestino e i vasi sanguigni. Lintestino e gli annessi

23 23 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Lintestino e gli annessi Lintestino crasso è un condotto lungo 1,5 metri e con un diametro di 7-8 cm. È suddiviso in cieco, colon e retto. Il cieco possiede una breve estroflessione chiamata appendice: non se ne conosce la funzione, può infiammarsi (appendicite) a causa del ristagno delle feci e deve essere asportata.

24 24 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Lintestino e gli annessi Il duodeno secerne secretina, un ormone che stimola fegato e pancreas a secernere liquidi alcalini per controbilanciare lacidità del chimo (imbevuto di succhi gastrici). I grassi e gli amminoacidi stimolano la produzione di colecistochinina, un ormone che induce la liberazione di enzimi dal pancreas e lo svuotamento della bile dalla cistifellea.

25 25 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Lintestino e gli annessi La flora microbica intestinale è linsieme dei batteri del colon, fondamentali per la corretta funzione del sistema digerente, se mancano si assumono per bocca i fermenti lattici vivi. I batteri simbionti dellintestino si nutrono di sostanze non digerite e le trasformano in amminoacidi e vitamine rilasciando gas come idrogeno, metano e monossido di carbonio (flatulenza).

26 26 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Lintestino e gli annessi Le vitamine gruppo B e vitamina K, utile per la coagulazione del sangue e la corretta funzionalità di proteine che agiscono sulle ossa. Nel colon si completa lassorbimento di acqua e sali minerali. Ospita batteri simbionti come Escherichia coli. Vi sono ghiandole che secernono muco.

27 27 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Lintestino e gli annessi La massa di sostanze fecali è formata da batteri, cellulosa e sostanze non digerite. Si forma nel tratto terminale del colon, viene lubrificata dal muco e dopo essersi accumulata nel retto viene eliminata attraverso lano sotto forma di feci. Lultima parte dellintestino assorbe acqua, se le feci ristagnano si disidratano dando stitichezza.

28 28 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Lintestino e gli annessi Il pancreas è una ghiandola che secerne ormoni, succhi digestivi e un liquido alcalino che neutralizza lacidità del chimo. I liquidi dal pancreas raggiungono il duodeno attraverso una serie di canali che si uniscono in un dotto.

29 29 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Lintestino e gli annessi Enzimi dal pancreas: amilasi pancreatica produce disaccaridi proseguendo la scissione dellamido; 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.

30 30 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Lintestino e gli annessi Funzioni digestive La bile emulsiona i grassi facilitando lattacco da parte della lipasi pancreatica; la maggior parte dei sali biliari viene riassorbita a livello dellileo e tramite la vena porta torna al fegato. Escrezione Con la bilirubina viene eliminato il pigmento residuo dei globuli rossi senescenti. Deposito dei grassi Immagazzina grassi in eccesso e li demolisce per fornire energia, gli epatociti sintetizzano anche lipoproteine per il trasporto di colesterolo, acidi grassi e trigliceridi in circolo. Regolazione della glicemia Può depositare il glucosio sotto 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. Il fegato è disposto dietro al diaframma, a destra della cavità addominale. Pesa circa 1,4 Kg nelluomo adulto.

31 31 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Lintestino e gli annessi Sintesi e demolizione delle proteine Può convertire gli amminoacidi in ATP, con la produzione di un gruppo di ammoniaca, trasforma poi questultima in urea, che viene eliminata con lurina; sintetizza proteine del sangue come albumine e globuline e proteine importanti per la coagulazione. Deposito di farmaci e ormoni Può trasformare farmaci dalla forma inattiva ad attiva, può inattivare ormoni tiroidei e steroidei. Deposito di vitamine e sali minerali Immagazzina le vitamine liposolubili (A, D, E, K), ferro e rame, rilasciandoli in caso di necessità. DisintossicazioneDisintossica lorganismo dalle scorie del metabolismo o da sostanze come alcol, droghe, farmaci. Altre funzioni del fegato:

32 32 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Lintestino e gli annessi Il sangue ricco di sostanze nutritive e scorie dallintestino passa attraverso le diramazioni della vena porta epatica verso i lobuli del fegato. I lobuli sono unità rotondeggianti formati da cellule chiamate epatociti e sono affiancati a raggiera dai capillari che sfociano poi in ununica vena, detta vena centrale. Questi vasi, detti sinusoidi, rilasciano sostanze nutritive al fegato. Le cellule di Kupffer fagocitano globuli rossi troppo vecchi e batteri.

33 33 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Lintestino e gli annessi La bile è un miscuglio di sali che emulsionano i grassi riducendoli in piccole goccioline. La bilirubina proviene dai globuli rossi demoliti, principale pigmento biliare. Si trasforma in stercobilina grazie ai batteri del canale digerente. La bile viene raccolta in dotti biliari sempre più grandi fino a immagazzinarla in una sacca, la cistifellea (o colecisti); in presenza del pasto viene indotta a rilasciare il liquido nel duodeno attraverso il dotto cistico.

34 34 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Assorbimento e metabolismo Zuccheri: gli enzimi scindono i disaccaridi in monosaccaridi, assorbiti per diffusione facilitata. Passano ai capillari fino alla vena porta epatica, dopo aver attraversato i lobuli, il sangue distribuisce il glucosio al corpo. Lipidi: gli acidi grassi di piccole dimensioni entrano direttamente nei capillari sanguigni. Glicerolo e colesterolo entrano nelle cellule epiteliali per diffusione. Qui vengono sintetizzati in lipidi e impacchettati in goccioline chiamate chilomicroni.

35 35 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Assorbimento e metabolismo Le proteine sono assorbite per trasporto attivo, i dipeptidi vengono scissi allinterno dei microvilli. Acqua e sali minerali sono assorbiti nellintestino 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.

36 36 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Assorbimento e metabolismo Metabolismo: reazioni chimiche e fisiche che permettono di utilizzare le sostanze nutritive introdotte con la dieta. La glicemia è la concentrazione di glucosio nel sangue, che rimane costante nel corso delle 24 ore, pur non assumendo costantemente cibo. Il suo valore normale è pari a 1 grammo per litro di sangue. Nei diabetici questo valore diventa più elevato. Il fegato ha un ruolo nel mantenimento dellequilibrio.

37 37 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Assorbimento e metabolismo Glucosio e monosaccaridi in eccesso vengono inviati al fegato, che li trasforma in glicogeno e grasso come riserva energetica per 4 ore. Lassunzione e la liberazione di glucosio dal fegato dipendono dalla sua concentrazione nel sangue. Lipidi: alternativa al glucosio per fornire energia e come elementi per la ricostruzione di membrane cellulari.

38 38 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Assorbimento e metabolismo Acido linoleico e linolenico (Omega 3 e Omega 6) devono essere introdotti con la dieta, così come acidi grassi utili per la sintesi di grassi e steroidi (ormoni sessuali). Muscoli, fegato e cellule adipose usano il grasso come fonte di energia. Lipolisi: scissione dei lipidi in acidi grassi e glicerolo. Nella fase di costruzione dei lipidi, i nutrienti in eccesso diventano trigliceridi di riserva.

39 39 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Assorbimento e metabolismo Proteine del fegato: le lipoproteine a bassissima densità (VLDL) trasportano i trigliceridi dal fegato ai tessuti di deposito, si trasformano poi in LDL; le lipoproteine a bassa densità (LDL) trasportano il 75% del colesterolo alle cellule, laccumulo di colesterolo predispone allinsorgenza di placche nei vasi; le lipoproteine ad alta densità (HDL) rimuovono il colesterolo in eccesso dai tessuti e lo trasportano nel fegato.

40 40 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Assorbimento e metabolismo Il sistema digerente ha un proprio sistema nervoso che comunica con quello centrale ed è coordinato da ormoni. La produzione di gastrina viene indotta dalla distensione delle pareti dello stomaco, dal pH alto e dalla presenza di proteine parzialmente digerite. Colecistochinina: stimola la produzione e il rilascio di succhi pancreatici e lo svuotamento della cistifellea. La sua produzione è stimolata da amminoacidi e acidi grassi nel chimo.

41 41 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Una dieta bilanciata Il fegato trasforma in glucosio vari tipi di molecole, il fabbisogno energetico è soddisfatto da una combinazione di proteine, carboidrati e lipidi. Carboidrati e proteine forniscono lo stesso apporto di calorie per unità di peso secco, i grassi più del doppio. Per sintetizzare le proteine le cellule devono contenere tutti e 20 gli amminoacidi: gli esseri umani possono sintetizzare solo 12 amminoacidi, gli altri devono essere introdotti con la dieta e sono detti amminoacidi essenziali.

42 42 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Una dieta bilanciata Gli amminoacidi essenziali possono essere ottenuti con la demolizione delle proteine della carne, delle uova, del latte. Lalimentazione vegetariana è povera di lisina e triptofano, che però si trovano nei legumi, cereali, fagioli, riso e piselli.

43 43 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 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.

44 44 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Intolleranza al lattosio Dipende dalla carenza dellenzima 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 dallassunzione. I neonati producono molta lattasi, che diminuisce con letà poiché lalimentazione non prevede più latte materno. La diagnosi viene effettuata tramite breath test (test del respiro), ossia misurando lidrogeno prodotto da batteri e rilasciato con l'espirazione.

45 45 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Celiachia È unintolleranza alimentare permanente alla gliadina, una proteina contenuta nel glutine di frumento, orzo, farro e avena. Il sistema immunitario delle persone affette da celiachia produce anticorpi anti-gliadina. I villi intestinali diventano piatti e lassorbimento delle sostanze nutritive è compromesso. Lunica terapia è una dieta priva di glutine.

46 46 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Disturbi alimentari Lanoressia nervosa si manifesta con lincapacità 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 finiti attinge alle proteine, tra cui quelle dei muscoli; La bulimia comporta una sensazione di fame incontrollabile e unassunzione smodata di cibo, il rimorso porta a provocarsi il vomito per eliminarlo, i succhi gastrici rovinano i denti e creano delle lesioni alle mucose.


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