Appunti Morfologia e fisiologia della fauna

Introduzione

L'animale è un organismo complesso costituito da vari livelli organizzativi:

• Cellule + sostanza intercellulare che si uniscono per formare
• Tessuti che si organizzano per formare
• Organi che vanno a comporre
• Apparati

Morfologia e fisiologia

Morfologia

La morfologia studia l'aspetto di un organismo vivente ed ha come scopo:

• Studio esterno degli animali per il riconoscimento tassonomico;
• Attitudini produttive degli animali (campo zootecnico).

Fisiologia

La fisiologia studia il funzionamento di tessuti, organi e apparati. Esistono due tipi:

• Fisiologia animale: studia i fenomeni e i meccanismi associati alle funzioni animali;
• Fisiologia comparata: studia somiglianze e differenze tra le varie specie animali.

Sistematica e classificazione

Linneo introdusse il metodo di classificazione usato ancora oggi: binomio latino = genere + specie con epiteto. Gli animali vengono classificati in funzione di una scala a gradini chiamati taxa.

Divisione organismi viventi

• Dominio
• Regno
• Phylum

Procarioti: Monere (Batteri Eterotrofi/Autotrofi, Cianobatteri Autotrofi)

Unicellulari: Virus, Protisti (Protozoi Eterotrofi Unicellulari, Mixomiceti Eterotrofi, Alghe)

Eucarioti: Funghi (Eterotrofi Uni e Pluricellulari), Piante (Autotrofi Pluricellulari), Animali (Eterotrofi Pluricellulari)

Phylum degli animali

Gli animali hanno due phylum principali:

• 90% sono invertebrati
• Cordati che si dividono in due subphylum: invertebrati e vertebrati con una struttura scheletrica ossea e/o cartilaginea.

Le classi che noi studieremo:

• Uccelli
• Mammiferi (perché hanno le mammelle e allattano i figli). Le sottoclassi sono:

• Monotremi (depongono le uova e allattano)
• Marsupiali (i piccoli poco sviluppati vengono tenuti in una tasca)
• Placentati con tantissimi ordini, a noi interessano:

• Lagomorfi (un tempo considerati roditori): lepre e coniglio
• Perissodattili (erbivori monogastrici con prevalente sviluppo del dito medio): Equini
• Artiodattili (erbivori ruminanti poligastrici con 4 stomaci tranne il maiale e numero di dita pari (2 o 4)): Bovini, Ovini, Suini, Caprini, Cervidi. Hanno come sotto-ordini:

• Ruminanti con famiglia:
• Bovidi e sottofamiglia: Caprini (Ovis aries, Capra hircus)
• Bovini (Bos taurus e Bos indicus, Bubalus bubalus)
• Cervidi
• Tilopodi con famiglia: Camelidi e generi: Camelus, Lama, Vicugna
• Suiformi

Composizione chimica del corpo

Con un peso corporeo medio di 70 kg si hanno:

• Massa alipidica (non grassa) per l'86% (Acqua 65%, Proteine 16%, Carboidrati e vitamine 1%, Minerali 4%)
• Massa grassa per il 14% ed è il tessuto più variabile

Proteine

Le proteine sono macromolecole costituite da aminoacidi e formano catene peptidiche (20 sono essenziali, assunti con l'alimentazione). Si differenziano per la struttura:

• Primaria: sequenza di aminoacidi
• Secondaria: ripiegamento della struttura primaria
• Terziaria e quaternaria: altri ripiegamenti fino ad arrivare ad una proteina globulare (es. emoglobina o mioglobina)

La struttura può cambiare in presenza di fattori chimici e/o fisici che la alterano, cambiando così anche la loro funzione. Si parla di denaturazione: alterazione della proteina ma non della sua struttura primaria. Sono divise in 7 classi a seconda della funzione:

• Strutturali: per costruire una struttura
• Contrattili: permettono il movimento dei muscoli tramite la contrazione
• Di riserva: scorta di nutrienti essenziali
• Di difesa: difendono gli organismi da agenti esterni
• Di trasporto: trasportano gli elementi essenziali
• Segnale: messaggeri tra cellule
• Enzimi: catalizzatori chimici

Lipidi

I lipidi sono composti organici insolubili in acqua ma solubili in solventi organici. Sono una forma di riserva di energia e si dividono in due gruppi:

• Grassi semplici (o gliceridi): esteri del glicerolo con acidi grassi (glicerina + acidi grassi) che formano i trigliceridi nel tessuto adiposo.
• Grassi complessi: costituiti da carbonio, idrogeno, ossigeno + fosforo o azoto. Si dividono in fosfolipidi, glicolipidi, lipoproteine.

Carboidrati

I carboidrati o glucidi sono formati da carbonio, idrogeno e ossigeno. La forma più semplice è il glucosio, poi fruttosio e galattosio che sono complessi. Si dividono in:

• Zuccheri semplici: monosaccaridi (glucosio, fruttosio e galattosio) e disaccaridi (saccarosio, maltosio e lattosio)
• Zuccheri complessi: polisaccaridi (amido con catene lineari di alfa-glucosio, glicogeno con catene alfa-glucosio ramificate negli animali, cellulosa con catene beta-glucosio nelle piante)

Anatomia

Si tratta di uno studio esteriore e interno. Ogni animale è individuato da 5 piani:

• Craniale piano trasverso
• Caudale verticale
• Dorsale piano trasverso
• Ventrale orizzontale
• Mediano

Si ha una simmetria bilaterale con distinzione tra organi pari (es. polmoni, ovaie, testicoli) e organi dispari (es. cuore, fegato).

L'animale si può dividere ancora in:

• Zona prossimale: la parte più vicina alla radice degli arti
• Zona distale: la parte più vicina all’estremità libera degli arti

L'organismo animale ha 3 grandi cavità chiamate anche celoma:

• Cavità toracica: apparato respiratorio, apparato circolatorio, primo tratto apparato digerente. Separata dal diaframma, non è una superficie unica, infatti, viene attraversato dallo iato esofageo, vene, ecc.
• Cavità addominale: apparato digerente, apparato urinario (reni, vescica, ureteri), apparato genitale femminile. Non separate fisicamente.
• Cavità pelvica: apparato digerente ultimo tratto, apparato genitale maschile e parte di quello femminile, retto.

Istologia

L'istologia è la disciplina che studia i tessuti. I tessuti sono strutture costituite da cellule simili tra loro per morfologia e/o fisiologia. Si ha una classificazione in 4 grandi gruppi:

• Tessuto epiteliale
• Tessuto connettivo
• Tessuto muscolare
• Tessuto nervoso

Tessuto epiteliale

La sua funzione è quella di proteggere l'organismo dall'ambiente esterno e gli organi cavi: funzione protettiva. Non è vascolarizzato, ovvero, non è attraversato da vasi sanguigni e le cellule sono a stretto contatto tra loro. Poggia sul tessuto connettivo ma separati da una membrana detta membrana basale. Si divide in due categorie:

• Di rivestimento
• Ghiandolare

Di rivestimento

La classificazione si ha in base al numero di cellule che compongono l'epitelio e alla loro forma. A seconda del numero di strati di cellule, si dividono in:

• Semplice
• Stratificato

In base alla loro forma, si dividono in:

• Pavimentoso
• Prismatico

Tipi di epitelio

Cute (o pelle): superficie più esterna del corpo a contatto con l'ambiente esterno.

Epitelio delle mucose: ricopre le cavità interne comunicanti con l'esterno (apparato digerente, apparato respiratorio, apparato urinario e genitale).

Tonaca (o membrana) sierosa: ricopre le cavità interne non comunicanti con l'esterno (pericardio, pleura, peritoneo).

Ghiandolare

Si forma da quello di rivestimento tramite un'introflessione della cellula, dall'endoderma. Le cellule endodermiche sprofondano nel mesenchima (tessuto connettivo embrionale) e formano gruppi cellulari che poi si differenziano in ghiandole. La porzione di cellule che rimane in comunicazione con l'esterno forma il dotto delle ghiandole esocrine, la scomparsa di tale dotto conduce alle ghiandole endocrine. Le cellule introflesse si chiamano adenomeri ed hanno forme diverse a seconda delle cellule che le compongono: tubulare, acinosa e alveolare.

Si divide in due tipi:

• Ghiandole esocrine: sono collegate con l'esterno, hanno un dotto aperto quindi sono a secrezione esterna (pancreas misto, ghiandole sudoripare, ghiandole sebacee, ghiandole lacrimali, fegato).
• Ghiandole endocrine: producono ormoni e sono collegate al sangue nel torrente circolatorio. Hanno un dotto chiuso quindi sono a secrezione interna (tiroide e paratiroide, ipofisi).

Per numero di condotti le ghiandole si dividono in:

• Semplice (unico)
• Ramificate (condotto ramificato)
• Composte (unico condotto con più adenomeri)

Metodi di secrezione delle cellule ghiandolari

• Merocrina: secreto elaborato nella cellula ed espulso nella parte apicale per esocitosi. La cellula rimane integra e il secreto solitamente è di natura proteica.
• Apocrina: la parte superiore della cellula si stacca per far uscire il secreto. Ciò che si crea sono delle vescicole circondate da membrana plasmatica e contenenti secreto lipidico e citoplasma. Tipico delle ghiandole mammarie.
• Olocrina: la cellula piena di secreto muore per apoptosi formando il secreto stesso.

Tessuto connettivo

Formato da due comparti ed ha la funzione di connettere gli altri tessuti per la formazione di organi.

• Cellule
• Sostanza intercellulare:
• Sostanza fondamentale
• Parte fibrosa (fibre collagene, reticolari, elastiche)

Si differenzia in vari sottotipi tessutali:

• Tessuto connettivo lasso (reticolare ed elastico)
• Tessuto connettivo fibroso, denso o compatto
• Tessuto cartilagineo
• Tessuto osseo
• Tessuto adiposo
• Sangue e linfa

Tessuto connettivo lasso

È il tessuto più diffuso dove prevale la sostanza fondamentale rispetto alla componente fibrosa e cellulare. Si trova soprattutto nel tessuto connettivo sottocutaneo permettendo alla pelle di scivolare, inoltre separa i muscoli e i vari fasci muscolari, separa i nervi e connette gli organi e riempie gli spazi liberi per garantire un movimento senza creare attrito. Per il tipo di fibre che lo compongono può essere diviso in: reticolare ed elastico.

Il tessuto elastico ha fibre ricche di fibrillina (proteina) e sono particolarmente robuste. Si trova nelle corde vocali, nelle membrane elastiche delle arterie. Il tessuto reticolare è formato da fibre reticolari e da cellule reticolari. Le fibre sono costituite dalla proteina del collagene, il tropocollagene. Si trova nello stroma degli organi emopoietici (milza e midollo osseo) e degli organi ghiandolari, nel tessuto che circonda i capillari, nella membrana basale dell'epitelio.

Tessuto connettivo denso

La parte che prevale è la parte fibrosa con fibre di collagene raccolte in fasci stipati. I fasci di fibre possono intrecciarsi tra loro senza un orientamento ordinato oppure possono disporsi parallelamente. Si trovano soprattutto nei tendini, nei legamenti e nel derma.

Tessuto cartilagineo

È un tessuto di sostegno con abbondante parte fibrosa e sostanza fondamentale della consistenza di un gel. Le cellule sono chiamate condrociti (mature) e condroblasti (immature che si sviluppano in mature). Nell'animale adulto ci sono zone che rimangono cartilaginee:

• Superfici articolari
• Naso
• Orecchio
• Laringe
• Trachea
• Bronchi

Tranne che sulle superfici articolari, la cartilagine è rivestita da un involucro di tessuto connettivo fibroso detto pericondrio. A differenza degli altri tessuti connettivi, la cartilagine non ha nervi, vasi sanguigni e linfatici ed è nutrita per diffusione attraverso la matrice gelificata.

Tessuto osseo

Funzione di sostegno con una parte organica (parte cellulare composta da osteociti ed osteoblasti) e una inorganica (fibra e matrice extracellulare minerale di carbonati e fosfati che dà la durezza e la resistenza) ed è molto compatto. Costituisce scheletro, dentina, cemento dei denti. In base all'organizzazione della matrice si può dividere in due sottotipi:

• Tessuto osseo non lamellare: presente nei volatili, mentre nei mammiferi giovani è la versione immatura del tessuto osseo;
• Tessuto osseo lamellare: negli organismi adulti. Ha una matrice con strati definiti altamente ordinati. Si può dividere a sua volta in due tipi:

• Tessuto osseo spugnoso: le lamelle costituiscono strutture ramificate dette spicole, nell'epifisi, e gli spazi che rimangono vengono occupati dal midollo osseo.
• Tessuto osseo compatto: le lamelle formano strutture concentriche dette osteoni, nella diafisi, affiancati tra loro e gli spazi che si creano vengono occupati da altre lamelle dette interstiziali.

Nelle ossa lunghe:

• Nella diafisi (parte interna) un tessuto compatto
• Nell'epifisi (parte esterna) un tessuto spugnoso

Nelle ossa corte e piatte:

• Nella parte esterna un tessuto compatto
• Nella parte interna un tessuto spugnoso

Periostio: membrana connettivale vascolarizzata e innervata assente sulle superfici articolari, tendini e legamenti. Durante lo sviluppo o in qualsiasi caso di ossificazione, la superficie interna a contatto con l'osso si riveste di osteoblasti proliferanti che sono quiescenti nell'animale adulto in assenza di lesioni.

Endoostio: sottile strato di cellule incompleto nella parte spugnosa con cellule epiteliali, osteoblasti, preosteoblasti, osteoclasti per l'ossificazione.

Stadi di differenziamento delle cellule che formano l'osso

• Preosteoblasti: a livello embrionale sono cellule staminali che si trasformano in
• Osteoblasti: disposte in strati partecipano attivamente alla formazione dell'osso
• Osteociti: cellule dell'osso maturo che elaborano la sostanza ossea e rimangono imprigionati nelle lune ossee
• Osteoclasti: cellule polinucleate adibite al riassorbimento dell'osso per la rimodellazione

Modalità di ossificazione

• Diretta o membranosa: l'osso si sviluppa dal tessuto connettivo fibroso o dal mesenchima (embrione): tipico delle ossa piatte. Procede in diverse tappe:

1. Le cellule mesenchimali si addensano in un punto aumentando di volume. Queste formano il centro di ossificazione primaria da dove inizia il processo. Questo centro è circondato da vasi.
2. Le cellule mesenchimali si differenziano poi in osteoblasti che producono la componente amorfa che poi verrà mineralizzata, detta tessuto osteoide.
3. Il tessuto si mineralizza e diventa osso fibroso. I primi osteoblasti formati si trasformano in osteociti, mentre nuovi osteoblasti appongono via via sulla superficie dell'osso che si accresce in spessore.
4. Dal sangue arrivano i pre-osteoclasti che si differenziano in osteoclasti, i quali avviano la dissoluzione dell'osso fibroso rimpiazzato poi con l'osso lamellare da altri osteoblasti.

• Indiretta o di sostituzione: l'osso sostituisce un modello cartilagineo preesistente. L'osso è preceduto da un abbozzo cartilagineo che riprende la forma del futuro segmento osseo e che viene poi riassorbito e rimpiazzato da tessuto osseo. L'osso si forma sia all'interno dell'abbozzo cartilagineo (ossificazione endocondrale), sia dalla superficie tra cartilagine e pericondrio (ossificazione pericondrale).

Una volta formato l'osso si accresce sia in lunghezza che in larghezza:

• Accrescimento in lunghezza: avviene grazie ad una zona dove permane il tessuto cartilagineo che consente l'allungamento in una zona di transizione tra epifisi e diafisi (nella metafisi).
• Accrescimento in larghezza: avviene per apposizione di osso lamellare dal periostio.

Tessuto adiposo

Le cellule che lo formano sono adipociti e quelle primordiali sono adipoblasti e sono ripiene di grasso. Oltre alle cellule c'è anche la parte intercellulare di tessuto connettivo lasso. Nella membrana ci sono degli enzimi lipoproteici, mentre nel citoplasma c'è l'enzima lipasi che scinde la glicerina dagli acidi grassi.

Gli adipociti bianchi sono cellule giganti. Citoplasma e nucleo sono schiacciati in periferia da una goccia lipidica che occupa quasi l'intero volume della cellula. Gli adipociti bruni sono più rari. Il nucleo è centrale e le gocce di lipidi non si fondono ma rimangono separate. Il citoplasma ha un numero elevato di mitocondri i quali hanno delle proteine che modificano la fosforilazione ossidativa così da non produrre ATP, ma l'energia viene dispersa sotto forma di calore. Il ruolo è quello della termoregolazione. Sono presenti nel feto e nei neonati.

Funzioni del tessuto adiposo:

• Funzione meccanica: occupa le zone vuote o fa da "cuscinetto" protettivo. Cambia in base all'età e all'alimentazione dell'organismo.
• Funzione termoisolante: il grasso non conduce calore ma lo isola e non lo disperde.
• Funzione di riserva: gli enzimi scindono i lipidi in glicerina e acidi grassi, i quali vengono immersi nel sangue e trasportati dove ce n'è bisogno per le varie sintesi.

Tessuto circolante – sangue e linfa

Sangue e linfa vengono chiamati umori circolanti e sono costituiti da cellule e plasma (sostanza intercellulare liquida che non deriva dalle cellule del sangue).

Il sangue è composto da:

• 55% Plasma con acqua, proteine, lipidi, glucosio, aminoacidi e sostanze di rifiuto.
• 44% Globuli rossi
• 1% Globuli bianchi e piastrine

L'ematocrito è la percentuale delle cellule sul totale del sangue.

Globuli rossi: trasportano l'ossigeno grazie alla proteina emoglobina dai polmoni ai tessuti e anidride carbonica dai tessuti ai polmoni. Sono privi di nucleo e la membrana plasmatica ha lo scopo di far adattare la forma del globulo rosso per scorrere anche nei lumi più piccoli dei vasi. L'emoglobina è il vettore dell'ossigeno nel sangue ed è composta da 4 atomi di ferro con 4 molecole di ossigeno. Dall'emoglobina dipende il colore della carne.

Globuli bianchi o leucociti: la loro funzione è quella di preservare l'integrità biologica dell'organismo con meccanismi di difesa contro patogeni o corpi estranei penetranti. Si dividono in granulociti (neutrofili portano alla fagocitosi dei batteri, eosinofili per i parassiti più grossi, basofili rilasciano istamina per le infiammazioni e allergie), linfociti e monociti.

Piastrine: sono frammenti di megacariociti.