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APPARATO DIGERENTE - Coggle Diagram

- - - - cioè si nutre di organismi da cui ricava l’energia e le sostanze necessarie per la sintesi delle biomolecole.
    - - Masticazione.
        
        È l’atto del mangiare;
        
        il cibo viene introdotto nella bocca grazie a movimenti attivi e volontari.
      - Secrezione.
        
        Ogni giorno le cellule che rivestono il nostro apparato digerente e quelle degli organi annessi secernono circa 7 l di acqua, acido cloridrico, enzimi e soluzioni acquose di vario tipo
      - Mescolamento e propulsione.
        
        La contrazione e il rilassamento alternati della muscolatura liscia delle pareti del tratto gastrointestinale rimescolano il cibo e le secrezioni e li spingono verso la parte finale del canale.
      - Digestione.
        
        Gli alimenti sono ridotti in molecole semplici, indispensabili per il metabolismo cellulare.
        
        La digestione meccanica avviene in bocca grazie ai denti, che triturano e frantumano il cibo; in seguito, gli alimenti vengono rimescolati e miscelati con gli enzimi digestivi.
        
        La digestione chimica, svolta dagli enzimi, demolisce le macromolecole (carboidrati, lipidi, proteine e acidi nucleici) in molecole più piccole.
        
        Gli enzimi digestivi, che demoliscono le grandi biomolecole in molecole più semplici, sono enzimi idrolitici che vengono secreti in punti differenti del tratto gastrointestinale; questi enzimi rompono i legami chimici per idrolisi, una reazione in cui una macromolecola viene scissa in due o più parti a opera di una molecola d'acqua.
        
        Gli enzimi digestivi sono classificati in base alle sostanze che essi idrolizzano (Tabella 2).
      - Eliminazione.
        
        I residui, i batteri, i materiali non digeriti e le cellule che si sfaldano dalla parete gastrointestinale formano le feci, che vengono eliminate all'esterno.
      - Assorbimento.
        
        Le molecole semplici, gli ioni e i liquidi sono trasferiti dal canale digerente alle cellule epiteliali, e da qui al liquido interstiziale e al sangue o alla linfa.
  - - - monomeri e molecole organiche semplici che le cellule utilizzano per i processi di biosintesi;
        
        Tra le molecole organiche, ve ne sono alcune particolarmente importanti perché le nostre cellule non sono in grado di fabbricarle, anche se ne hanno bisogno per sintetizzare altre molecole più complesse.
        
        Gli amminoacidi, i costituenti delle proteine, sono un buon esempio: le cellule del corpo umano possono sintetizzare solo una parte dei propri amminoacidi utilizzando diversi scheletri carboniosi e trasferendovi i gruppi amminici ($-NH_2$$), derivati da altri amminoacidi.
        
        Gli amminoacidi che non possiamo sintetizzare sono chiamati amminoacidi essenziali e devono essere ottenuti dalla dieta.
        
        Per gli esseri umani essi sono otto: isoleucina, leucina, metionina, fenilalanina, treonina, lisina, triptofano e valina.
        
        Questi amminoacidi si trovano nel latte, nelle uova, nella carne e nella soia, mentre gran parte delle verdure non ne contiene quantità adeguate.
      - molecole da usare come fonte di energia;
      - elementi minerali e vitamine.
    - - Gli esseri umani possono sintetizzare quasi tutti i lipidi necessari all’organismo servendosi dei gruppi acetile ricavati dagli alimenti (Figura 3), ma devono disporre di una fonte alimentare per alcuni acidi grassi essenziali – su tutti, l’acido linoleico – che non possono sintetizzare e che sono i costituenti fondamentali dei fosfolipidi di membrana.
  - - - Gli elementi necessari in grandi quantità, detti macroelementi, sono: calcio, cloro, magnesio, fosforo, potassio, sodio e zolfo.
        
        Il calcio è un buon esempio di macroelemento; è il quinto elemento in ordine di abbondanza nell’organismo: una persona di 70 kg ne contiene circa 1,2 kg.
        
        Il fosfato di calcio è il principale materiale strutturale delle ossa e dei denti.
        
        La contrazione muscolare, il funzionamento dei neuroni e molte altre funzioni intracellulari degli animali richiedono l’intervento di ioni calcio ($Ca^{2+}$).
        
        Il ricambio di calcio nel liquido extracellulare è assai rapido perché le ossa sono continuamente rimodellate e il calcio entra ed esce costantemente dalle cellule.
        
        Il calcio viene eliminato dall’organismo con l’urina, il sudore e le feci, e pertanto deve essere rimpiazzato regolarmente.
        
        Il fabbisogno alimentare umano di calcio è di 800-1000 mg circa al giorno.
  - - - Alcuni microelementi sono richiesti in quantità talmente piccole che non si rilevano carenze; ciononostante, anch’essi sono elementi essenziali.
      - Il ferro è un buon esempio di microelemento: si trova ovunque nell’organismo, in quanto è l’atomo che lega l’ossigeno nell’emoglobina e nella mioglobina.
        
        È anche un componente degli enzimi che costituiscono la catena di trasporto degli elettroni.
        
        La quantità totale di ferro in una persona di 70 kg è di soli 5 g, e poiché il ferro viene riciclato così efficientemente dal corpo e non viene perso con l’urina, nella nostra dieta ne è richiesta una quantità pari a soli 15 mg al giorno.
        
        Nonostante il ridotto fabbisogno di questo elemento, la carenza di ferro resta il tipo più comune di deficit di sostanze nutritive minerali; la patologia correlata è detta anemia.
  - - - Come gli amminoacidi e gli acidi grassi essenziali, sono composti organici di cui il corpo umano ha bisogno per la crescita e il metabolismo, ma che non è in grado di sintetizzare.
        
        La maggior parte delle vitamine funziona come coenzimi o parti di coenzimi ed è richiesta in quantità molto piccole.
        
        Per esempio, gli esseri umani non sono in grado di sintetizzare l’acido ascorbico, la vitamina C.
        
        Una carenza di vitamina C porta a una malattia chiamata scorbuto, caratterizzata da sanguinamento delle gengive, perdita dei denti, emorragie sottocutanee e un rallentamento nella cicatrizzazione delle ferite.
    - - Se vengono ingerite in quantità superiori al fabbisogno dell’organismo, le vitamine idrosolubili in eccesso vengono eliminate tramite l’urina.
        
        Le vitamine liposolubili, al contrario, possono accumularsi nel grasso corporeo e raggiungere livelli tossici, soprattutto per il fegato.
        
        La vitamina D, o colecalciferolo, una vitamina liposolubile essenziale per l’assorbimento e il metabolismo del calcio, rappresenta un caso particolare: l’organismo umano, infatti, può produrla.
        
        Alcuni lipidi presenti nel corpo umano possono essere convertiti in vitamina D dall’azione dei raggi UV sulla pelle.
  - - - Il canale alimentare è costituito da diverse parti specializzate: la bocca, la faringe, l’esofago, lo stomaco e l’intestino, che termina con una apertura detta ano.
        
        L’intestino, la parte più lunga del tubo digerente, è diviso in due parti: intestino tenue e intestino crasso.
        
        Quando è rilassato, il canale alimentare è lungo circa 9 m; la sua lunghezza, tuttavia, può variare perché possiede un rivestimento muscolare ed è soggetto a continui movimenti che rimescolano e spingono il cibo ingerito dalla bocca verso l’ano.
        
        Il movimento a ritroso del cibo è generalmente impedito dalla chiusura di alcuni sfinteri, spessi anelli di muscolatura liscia circolare che si trovano in vari punti del tratto digerente:
        
        lo sfintere esofageo, posto nel punto in cui l’esofago si immette nello stomaco;
        
        lo sfintere pilorico, che controlla il transito del contenuto dello stomaco nell’intestino;
        
        lo sfintere anale che circonda l’ano.
    - - Le molecole prodotte dalla digestione vengono poi assorbite dalle cellule epiteliali che rivestono il canale e trasferite nel sangue e nella linfa.
  - - - La digestione chimica è necessaria per tre ragioni:
        
        Al contrario dei monomeri che le costituiscono, le macromolecole non possono essere assorbite facilmente dalle cellule dell’intestino a causa delle loro grandi dimensioni.
        
        Biomolecole estranee, in particolare le proteine, che entrassero nel corpo attraverso l’intestino verrebbero riconosciute come invasori e attaccate dal sistema immunitario.
        
        Le molecole complesse molto spesso sono specie-specifiche. Ogni animale costruisce le sue proteine, e una proteina che funziona in modo perfetto in una specie potrebbe funzionare impropriamente in un’altra. Conviene, perciò, demolire le proteine e riutilizzare gli amminoacidi per costruire le proprie; infatti gli amminoacidi, così come gli altri monomeri delle biomolecole, sono uguali in tutti gli organismi.
- - - - prosegue la digestione di carboidrati e proteine;
      - hanno inizio la digestione dei lipidi e l’assorbimento delle sostanze nutritive.
    - - Per facilitare l’enorme mole di lavoro che deve svolgere, la parete dell’intestino tenue è riccamente pieghettata, e sulle singole pieghe si trovano miliardi di piccole estroflessioni digitiformi chiamate villi.
        
        La membrana delle cellule che rivestono la superficie dei villi, a sua volta, possiede minuscole proiezioni chiamate microvilli.
        
        Villi e microvilli conferiscono all’intestino un’enorme area interna per l’assorbimento (Figura 11).
        
        Data la sua lunghezza, e considerati i villi e i microvilli, l’area della superficie interna dell’intestino tenue è più o meno la stessa di un campo da tennis (circa 250 m^2)
      - Le cellule che rivestono l’intestino tenue svolgono due diverse funzioni:
        
        secernono muco e piccole quantità di enzimi che vanno a costituire il succo enterico;
        
        assorbono le sostanze prodotte nella digestione.
    - - La parte iniziale, chiamata duodeno, è la porzione più corta (circa 25 cm) ed è collegata direttamente al piloro; questo è il sito dove si completa la digestione.
      - Nel digiuno (lungo circa 2,5 m) e nell’ileo (che misura circa 3,5 m e che si collega all’intestino crasso attraverso lo sfintere ileo-cecale) ha invece luogo il 90% dell’assorbimento delle sostanze nutritive.
    - - La maggior parte è fornita da due organi ausiliari che non fanno parte del canale digerente: il fegato e il pancreas.
  - - - Una volta che è stata prodotta dagli epatociti, la bile entra nei canalicoli biliari; questi si riversano nei dotti biliari, che a loro volta si fondono formando il dotto epatico.
        
        Più avanti, il dotto epatico si unisce al dotto cistico proveniente dalla cistifellea per formare il dotto biliare comune o coledoco, che sbocca nel duodeno insieme al dotto pancreatico, che proviene dal pancreas.
      - La bile non contiene enzimi e quindi non svolge direttamente un’azione digestiva, ma ha il compito di emulsionare le grosse gocce di lipidi che giungono nell’intestino, trasformandole in minuscole goccioline.
        
        Quando l’intestino è vuoto, la bile prodotta dal fegato si raccoglie nel dotto epatico, passa nel dotto cistico e viene immagazzinata nella cistifellea.
        
        Quando, invece, arrivano alimenti ricchi di lipidi, un segnale ormonale provoca una contrazione delle pareti della colecisti, che spreme la bile nel dotto cistico e da qui scorre attraverso il coledoco per raggiungere il duodeno.
      - Il ruolo della bile. Per comprendere il ruolo della bile nella digestione dei lipidi puoi pensare all’olio e all’aceto usati per condire l’insalata. Mischiato all’aceto, l’olio, che è idrofobico, tende ad aggregarsi in grossi globuli. Per questa ragione molti condimenti già pronti per le insalate includono un emulsionante, cioè qualcosa che impedisce alle goccioline di olio di aggregarsi insieme. La bile contiene i sali biliari che, emulsionando i lipidi presenti nel chimo, aumentano notevolmente l’area superficiale dei lipidi esposta alle lipasi (gli enzimi che li digeriscono). Un’estremità di ogni molecola di sale biliare è idrofobica e lipofila, mentre l’altra è idrofilica. Le molecole di bile inseriscono le estremità lipofile nelle goccioline di lipidi, lasciando che le estremità idrofiliche sporgano all’esterno. Di conseguenza, i sali biliari impediscono alle goccioline di unirsi; le piccole gocce di grasso sono chiamate micelle.
  - - - Un ruolo chiave in questo processo è svolto dal fegato.
      - Tutto il sangue che lascia il tratto digerente scorre fino al fegato attraverso la vena porta epatica, una grossa vena che trasporta il sangue fino ai sinusoidi (piccoli spazi tra gli epatociti; vedi Figura 12).
        
        Qui le cellule del fegato assorbono le sostanze nutritive provenienti dall’intestino, le immagazzinano oppure le convertono nelle molecole di cui l’organismo ha bisogno.
        
        Glucosio, saccarosio e fruttosio sono usati per sintetizzare il glicogeno, gli amminoacidi per produrre proteine, mentre i lipidi sono immagazzinati come trigliceridi.
        
        In presenza di elevati livelli sanguigni di molecole nutrienti, il fegato le immagazzina sotto forma di glicogeno e trigliceridi; al contrario, quando i livelli sono bassi, ne rilascia di nuove.
        
        Il fegato sintetizza anche le proteine del sangue a partire dagli amminoacidi in circolo.
        
        Il fegato possiede una grandissima capacità di convertire tra loro le molecole ad alto contenuto energetico; le sue cellule, infatti, possono trasformare i monosaccaridi in glicogeno.
        
        Inoltre può convertire in glucosio amminoacidi e molecole come il piruvato e il lattato (in un processo chiamato gluconeogenesi).
        
        Infine, il fegato è anche il principale controllore del metabolismo dei lipidi, attraverso la produzione di lipoproteine.
        
        Una lipoproteina è una particella composta da un nucleo idrofobico di lipidi e colesterolo, ricoperto da uno strato di proteine idrofiliche che le permettono di rimanere sospesa in acqua.
        
        Le lipoproteine sintetizzate dal fegato possono essere classificate in base alla loro densità.
        
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  - - - Le cellule esocrine producono una miscela di enzimi digestivi che costituisce il succo pancreatico.
        
        Il succo pancreatico si riversa nel dotto pancreatico, che confluisce con il dotto biliare comune per poi sfociare nel duodeno.
        
        Questo liquido limpido e incolore contiene acqua, numerosi enzimi digestivi (Tabella 14) e ioni bicarbonato (HCO3−) utili a neutralizzare l’acidità del chimo proveniente dallo stomaco: gli enzimi intestinali, infatti, funzionano meglio a pH neutro o lievemente basico.
        
        Alcuni degli enzimi del succo pancreatico vengono rilasciati in forma inattiva, come il tripsinogeno (precursore della tripsina).
        
        Una volta attiva, la tripsina può agire su altre molecole di tripsinogeno grazie a un meccanismo a feedback positivo.
        
        Tripsina, chimotripsina e carbossipeptidasi continuano la digestione delle proteine iniziata nello stomaco.
      - Le cellule endocrine, che costituiscono le isole pancreatiche o isole di Langerhans, producono diversi ormoni (tra cui l’insulina e il glucagone, coinvolti nel metabolismo del glucosio), che dal sangue raggiungono tutte le cellule.
  - - - Le stesse cellule epiteliali producono anche gli enzimi maltasi, lattasi e saccarasi, che agiscono sui disaccaridi trasformandoli in monosaccaridi assorbibili: glucosio, galattosio e fruttosio (vedi Tabella 14).
        
        Molti esseri umani smettono di produrre l’enzima lattasi durante l’infanzia e hanno perciò difficoltà a digerire il lattosio (lo zucchero presente nel latte).
        
        Il lattosio è un disaccaride e non può venire assorbito senza essere scisso nelle sue parti costituenti: glucosio e galattosio.
        
        Il lattosio non assorbito finisce per essere metabolizzato dai batteri dell’intestino crasso, provocando crampi addominali, flatulenza e diarrea.
      - I meccanismi attraverso cui le cellule dell’epitelio intestinale assorbono le sostanze nutritive e gli ioni inorganici sono vari, e comprendono la diffusione, la diffusione facilitata, l’osmosi, il trasporto attivo e il cotrasporto.
  - - - Questo è largo circa 6,5 cm e lungo 1,5 m e traccia un percorso a U rovesciata attraverso la cavità addominale (vedi Figura 6).
      - La parete dell’intestino crasso è composta dai quattro strati tipici del tubo digerente ed è rivestita da un epitelio semplice, privo di microvilli.
      - Questo tratto si divide in tre regioni:
        
        il cieco, è collegato all’ileo tramite lo sfintere ileo-cecale e alla cui estremità si trova l’appendice;
        
        il colon, che è la porzione più lunga e che sale sul lato destro, gira a sinistra in corrispondenza del fegato, attraversa tutto l’addome e poi curva verso il basso;
        
        il retto, la cui parte finale termina con l’ano, è circondato da uno sfintere di muscolatura scheletrica (volontaria).
      - Una volta che il chimo raggiunge il colon, ha luogo la fase finale della digestione dovuta ai batteri che lo popolano; la flora batterica o microbiota (Video 16) fermenta qualsiasi residuo di carboidrati (rilasciando gas), decompone le proteine rimaste e sintetizza vitamine, come alcune del gruppo B e la vitamina K.
        
        A questo punto la maggior parte delle sostanze nutritive originariamente presenti nel chimo è stata rimossa, ma rimangono ancora ioni inorganici e molta acqua.
        
        Il colon assorbe l’acqua e gli ioni, producendo feci semisolide.
        
        Le feci sono immagazzinate nel retto fino al momento della loro eliminazione.
        
        L’assorbimento di troppa acqua da parte del colon può causare costipazione (o stipsi).
        
        La condizione opposta, diarrea, si verifica quando viene assorbita troppa poca acqua; in questo caso, viene espulsa con le feci l’acqua presente nel colon.
- - - - Iniziando dal lume del canale (dall’interno verso l’esterno) si incontrano le seguenti tessuti:
        
        La mucosa è costituita da uno strato di tessuto epiteliale che poggia su uno strato di connettivo (lamina propria) al di sotto del quale si trova un sottile strato di muscolatura liscia. In alcune regioni del canale alimentare le cellule dell’epitelio mucoso sono dotate di microvilli e sono responsabili dell’assorbimento.
        
        Appena al di sotto della mucosa si trova la sottomucosa, uno strato di connettivo lasso in cui troviamo i vasi sanguigni e linfatici che raccolgono le sostanze assorbite e le distribuiscono al resto del corpo. La sottomucosa contiene il cosiddetto sistema nervoso enterico, una rete di neuroni sensoriali che controlla molte funzioni secretorie del canale alimentare.
        
        Il terzo strato è costituito dalla tonaca muscolare, un doppio strato di muscolatura liscia responsabile dei movimenti del tubo digerente. Lo strato più interno è il foglietto muscolare circolare, le cui cellule sono orientate circolarmente intorno al canale; il più esterno è il foglietto muscolare longitudinale, le cui cellule sono orientate longitudinalmente rispetto al canale. I movimenti involontari sono chiamati movimenti di peristalsi.
        
        Lo strato più esterno che circonda il tratto gastrointestinale è la tonaca sierosa o peritoneo. Questa membrana riveste sia la parete addominale (peritoneo parietale) sia gli organi stessi (peritoneo viscerale).
  - - - Nella cavità orale avviene la prima fase della digestione meccanica: il cibo viene triturato dai denti e poi mescolato con l’aiuto della lingua e della saliva.
        
        Alla cavità orale, infatti, sono annessi lingua, denti e tre paia di ghiandole salivari: le parotidi, le sottomandibolari e le sottolinguali.
        
        Le ghiandole salivari. Sono ghiandole esocrine che secernono la saliva. La saliva contiene un enzima chiamato lisozima. La salivazione è controllata dal sistema nervoso autonomo.
        
        I denti. L’essere umano presenta una dentatura caratterizzata da una composizione mista di denti (Figura 8A).
        
        I denti sono suddivisi in tre regioni: la corona, la radice (incuneata negli alveoli) e il colletto.
        
        Sono costituiti da dentina, ricoperta sulla corona dallo smalto. Nella radice, la dentina è rivestita dal cemento.
        
        All’interno si trova la cavità della polpa, che comunica con i canali radicolari.
        
        Sempre nella cavità orale incomincia la digestione chimica grazie all’amilasi salivare che idrolizza l’amido, liberando molecole di maltosio.
        
        La deglutizione. È un processo complesso in cui la laringe si chiude e l’epiglottide ne ricopre l’ingresso per evitare che il cibo entri nella trachea.
  - - - le cellule principali secernono il pepsinogeno;
      - le cellule parietali producono acido cloridrico (HCl), che uccide i microrganismi e attiva la pepsina;
        
        La miscela di HCl e pepsina costituisce il succo gastrico.
      - le cellule mucose secernono muco.
        
        Il pericolo di autodigestione è scongiurato da uno strato di muco protettivo contenente inibitori delle proteasi.