I N S E T T I Sistemi anatomici S. secretore S. circolatorio S. escretorio S. digerente S. riproduttore S. nervoso

Sistema muscolare Muscoli splancnici o viscerali a fibra liscia (app. digerente, cuore ecc.); Muscoli scheletrici o somatici a miofibrilla striata

Sistema muscolare I muscoli degli insetti sono quasi tutti del tipo striato. Gli elementi strutturali sono le miofibrille longitudinali. La grande superficie interna dell’esoscheletro consente l’attacco di muscoli scheletrici in numero decisamente superiore di quelli che possono inserirsi sull’impalcatura scheletrica dei Vertebrati. Detti muscoli sono collegati a molti apodemi, fragmi e furche, al tentorio o direttamente sulle superfici interne del tegumento. Gli organi interni sono rivestiti da muscolatura viscerale.

Muscolatura scheletrica

cuticola scleriti tonofibrille muscolo epidermide Membrana basale muscolo

Esempi di muscoli scheletrici I muscoli scheletrici si possono classificare sia rispetto ai movimenti che consentono di fare che rispetto alle varie parti del corpo che mettono in connessione. Esempi di muscoli scheletrici

Sistema nervoso degli insetti Viscerale Centrale Periferico

La trasmissione nervosa Trasmissione elettrica (differenza di potenziale) Trasmissione chimica (mediatori chimici) sinapsi Acetilcolina Adrenalina Acido γ-amino-butirrico Colinesterasi (enzima)

Sistema nervoso degli insetti La cellula nervosa o neurone e la sua struttura. Negli insetti si riconoscono 3 tipi principali di neuroni: Sensoriali (bipolari o centripeti) Associativi (multipolari o interneuroni) Motori (unipolari o centrifughi)

La trasmissione nervosa (agli altri gangli) muscolo Stimolo esterno cuticola Reazione Stato di allarme (agli altri gangli)

Sistema nervoso centrale Evoluzione La catena gangliare

SISTEMA NERVOSO CENTRALE Catena gaglionare ventrale Cerebro Gnatocerebro Tritocerebro Protocerebro Deutocerebro Zampe e ali App genitale Lobi ottici Cel. neuricrine centri olfattivi (antenne) Apparati boccali

Sistema nervoso centrale

Sistema nervoso centrale protocerebro deutocerebro tritocerebro cingolo periesofageo ganglio sottoesofageo cerebro ghiandole endocrine retrocerebrali ganglio sottoesofageo Versione semplificata

Tattili (diffusi in tutto il tegumento soprattutto antenne) Gli organi di senso Tattili (diffusi in tutto il tegumento soprattutto antenne) Uditivi o setole uditive fonorecettori cordotonali timpani Sensilli meccanorecettori organizzazione 4 = cellula a cappuccio/ membranogena 5 = cellula tricogena o avvolgente 6 = cellule (neurone) sensoriali Sensilli termorecettori e igrorecettori

Gli organi di senso Sensilli chemiorecettori Sensillo multiporoso gustativa Sensillo multiporoso olfattivo Apparato boccale : labro; mascelle ; palpi Antenne

Gli organi di senso Sensilli chemiorecettori s. basiconici s. placoidei s. celoconici Sensilli a funzione gustativa e olfattiva Sensillo multiporoso olfattivo

Sensilli fotorecettori Gli organi di senso Sensilli fotorecettori L’occhio composto Gli stemmata & gli ocelli

L’occhio composto ommatidio Capo di libellula rabdoma = corneola = cono cristallino rabdoma (= otto c. nervose) = membrana basale del tegumento

Formazione dell’immagine apposizione sovrapposizione

Gli stemmata: sulle larve degli insetti, ai lati del capo. Funzione e struttura degli ommatidi. stemmata Gli ocelli: disposti a triangolo sul vertice del capo; struttura semplificata (senza cristallino e solo 2-4 cellule retiniche), sensibili alla luce polarizzata e variazioni di luminosità giornaliere. triangolo ocellare

Sistema digerente Aspetto tubulare, suddiviso in 3 sezioni anteriore (stomodeo), medio (mesentere) e posteriore (proctodeo) Valvole separatrici tra le sezioni V. cardiaca tra intestino anteriore e medio V. pilorica tra intestino medio e posteriore Il cibo procede in genere in linea retta Numerose eccezioni, con rigurgiti da ciechi gastrici

Morfologia Stomodeo Mesentere Proctodeo Sistema digerente ghiandole salivari Stomodeo ghiandole salivari Mesentere Proctodeo

Sistema digerente Lume intestinale rivestito dall’intima Strato epiteliale monocellulare + Strato muscolare (muscoli longitudinali e circolari) + Lamina basale che racchiude il tutto Origine embrionale differente ectodermica: medio e posteriore endodermica: mesentere N.B.: i tratti anteriore e posteriore rivestiti da intima impermeabile che preclude qualsiasi assorbimento o digestione. Importante funzione di protezione.

S t o m o d e o M e s e n t e r e faringe ingluvie

Il passaggio attraverso lo stomodeo “condisce” il materiale vegetale di enzimi e quello solido viene ulteriormente triturato. L’assorbimento del cibo ha luogo nel mesentere. Il lume intestinale è “rivestito” dalla matrice peritrofica, prodotta dalle cellule epiteliali e destinata ad avvolgere e filtrare il bolo alimentare, sottoposto all’azione degli enzimi digestivi. Sezione della parte del mesentere fase secernente MP microvilli cellule epiteliali cripta Strati muscolari

Caratteristiche del mesentere Notare la presenza di uno strato acellulare simil membranaceo a funzione digestiva e protettiva. Esso è indicato come matrice peritrofica (MP) e serve a circondare il bolo alimentare dal ventricolo fino all’intestino posteriore. Intima e MP costituite da una matrice di proteine di vario tipo + mucopolisaccaridi acidi in cui è immersa una rete di chitina, spesso organizzata in una griglia ordinata di microfibrille. Il risultato è una struttura reticolare, spessa almeno 10 volte le membrane cellulari epiteliali sottostanti, con la chitina che funge da setaccio (porosità 4-10 nm) che fa passare sostanze selezionate per dimensione.

Cellula epiteliale del mesentere Caratteristiche: Presenza di microvilli sulla superficie esposta nel lume intestinale Ampia superficie per la secrezione e successivo assorbimento Polimeri di chitina sintetizzati nell’epitelio mesointestinale

Il cibo nel mesentere Cieco gastrico Mesentere Il cibo che entra nel mesentere viene racchiuso dalla matrice peritrofica Il lume del mesentere viene suddiviso dalla MP in uno spazio ectoperitrofico (tra MP ed epitelio) ed uno spazio endoperitrofico Valvola pilorica Valvola cardiaca Mesentere Cieco gastrico Cibo & suo movimento Membrana peritrofica TM Membrana peritrofica Enzimi digestivi secreti dall’epitelio entrano nello spazio endoperitrofico Idrolisi dei polimeri in monomeri Monomeri attraversano la MP e vengono assorbite dall’epitelio Si creano correnti dovuti a flussi acquosi, pH, concentrazioni ioniche Il movimento riporta gli enzimi verso la pt anteriore, distribuisce nutrienti e impedisce il ristagno delle sostanze

Compartimentalizzazione della digestione Spazio endoperitrofico Enzimi di piccole dimensioni Amilasi, cellulasi, tripsina Risultato: riduzione del peso molecolare dei polimeri alimentari Spazio esoperitrofico Enzimi di grandi dimensioni Digestione degli intermedi ottenuti Superficie microvillare dell’epitelio Parte finale della digestione con assorbimento da parte delle cellule epiteliali

Ruolo come barriera protettiva della MP Impedisce la penetrazione di patogeni (virus, batteri) Non ferma i baculovirus perché questi hanno una proteina virale (VEF) che idrolizza alcune glicoproteine della MP, rendendola permeabile ai virioni che possono raggiungere l’epitelio dove si replicano. Non ferma alcune tossine batteriche (il caso del Bacillus thuringiensis) che, digerite dalle proteasi dello spazio endoperitrofico, vengono così attivate, passano attraverso la MP e raggiungono i recettori situati sui microvilli intestinali. Qui provocano la lisi dell’epitelio intestinale, il versamento del contenuto intestinale nell’emocele e la morte per setticemia dell’insetto.

Variazioni In molti Omotteri La linfa vegetale ha un basso contenuto aminoacidico, ioni Questi insetti hanno bisogno di concentrare i nutrienti senza affaticare l’intestino Soluzione: le camere filtranti -- I fluidi in eccesso (contenenti sali minerali e zuccheri semplici) sono smistati attraverso delle superfici di scambio nel proctodeo L’assorbimento dei nutrienti essenziali si ha nel tratto posteriore del mesentere Nelle Termiti La digestione della cellulosa Avviene nel proctodeo in apposite ampolle rettali Mediante l’aiuto di protozoi simbionti infarciti di batteri

Camere filtranti nell’intestino posteriore, esofago L’eccesso di linfa ingerita dai fitomizi e le utili camere filtranti cieco gastrico Sovrapposizione di più pareti molto assottigliate. Si ha filtrazione o dialisi delle molecole più piccole dall’esofago direttamente nell’intestino posteriore, mentre lipidi e proteine passano nel mesentere.

Intestino posteriore Il cibo viene spinto attraverso il proctodeo Racchiuso nella matrice peritrofica I fluidi si muovono con il cibo V. pilorica Ano Retto Colon + ileo Emocele Tubulo malpighiano cibo Cibo nella MP

Fisiologia del sistema digerente La fisiologia dipende dal tipo di dieta che determina sia il corredo enzimatico che possibili simbiosi Le specie onnivore dispongono di proteasi, lipasi,maltasi, amilasi. I carnivori soprattutto proteasi e lipasi; i fitofagi di carboidrasi varie. Nel processo di digestione di substrati carenti o difficili da intaccare gli insetti sono coadiuvati da microrganismi

Insetti fitofagi Rizofagi Xilofagi Fillofagi Antofagi Carpofagi Spermofagi Fitomizi Svolgono la vita nel terreno a carico delle radici Si nutrono di legno; hanno bisogno di simbionti. Attaccano foglie e parti verdi delle piante. Cicli sincronizzati con le fioriture dei vegetali. L’attacco sui frutti è il danno meno tollerabile. Specie che si nutrono di semi. Succhiatori di linfa; necessitano di simbiosi.

Rizofagi Xilofagi larva di rodilegno giallo larva di maggiolino termiti

Fitomizi Fillofagi danno da fillominatore colonia di afidi colonia di psille adulti di maggiolino

Antofagi Carpofagi larva di tignola larva di tignola danno di tignola danno di tignola

La simbiosi negli insetti In molti gruppi la sopravvivenza dipende da associazioni con microrganismi usati quali integratori di diete carenti o sbilanciate. Casi di ectosimbiosi Formiche tagliafoglie Coleotteri scolitidi Lasioptera berlesiana Casi di endosimbiosi Tèrmiti Fitomizi Ematofagi s. str. Tarlo dei mobili scolitide aleirodi Interessanti sono le modalità di trasferimento dei simbionti: dal semplice imbrattamento alla trasmissione ereditaria.

Endosimbiosi Ectosimbiosi Il caso dei fitomizi Il caso degli scolitidi Simbionti alloggiati in micetociti, micetomi o simbiosomi danni da scolitidi pupario di aleirode Formica tagliafoglia

Gli adattamenti alla fitofagia Interazione pianta - insetto Stimoli fisici (colore) Importanti le lunghezze d’onda delle emissioni luminose che hanno differente capacità attrattive Stimoli chimici (odori) Stimoli chimici (sapori) A minore distanza giocano un ruolo fondamentale per la localizzazione del vegetale Il ruolo delle sostanze indicatrici

Interazione pianta - insetto Stimoli visivi Stimoli olfattivi Arrestanti Sostanze di superficie Aggreganti Fagostimolanti PROCESSO DI RICONOSCIMENTO

Sistema escretore Funzione: regolare i processi di eliminazione dei prodotti azotati di scarto, residui della digestione proteica (urati, -NH4 ). Controllare la composizione ionica dell’emolinfa per mantenere costante pH e pressione osmotica (PO) della stessa. Il tessuto adiposo è coinvolto nell’escrezione poiché accumula prodotti di scarto fino alla loro successiva eliminazione.

Escrezione Riassorbimento selettivo verso l’emolinfa nel retto Tubi malpighiani (TM) Strato monocellulare, chiusi all’apice Filtrano emolinfa Ioni pompati nel lume dei TM; l’acqua segue per osmosi Fluidi cadono nell’intestino Riassorbimento selettivo verso l’emolinfa nel retto Riassorbimento di sali e acqua Processo che richiede energia Feci con tracce di acqua Valvola pilorica Ano Retto Colon + ileo Emocele tubo malpighiano cibo mesentere Cibo nella MP

ESCREZIONE Tubo malpighiano valvola pilorica

Sistema escretore Tubi malpighiani Cripto- nefridismo Adattamento per recuperare tutta l’H2O negli escreti che sono eliminati come Sali. Xilofagi e spermofagi