Appunti completi Zoologia generale e sistematica

RESPIRAZIONE

La respirazione cellulare è il processo che permette di sfruttare il contenuto energetico delle molecole utilizzate nel metabolismo. È un processo metabolico nel quale i nutrienti, ridotti dalla digestione a componenti elementari (zuccheri semplici, amminoacidi e acidi grassi), vengono demoliti in molecole ancora più semplici attraverso una catena progressiva di reazioni che porta ad estrarne l'energia chimica contenuta: questa viene immagazzinata sotto forma di ATP e resa disponibile alla cellula.

È un processo esotermico di ossidoriduzione, una combustione controllata, che consta di una catena di reazioni in cui i prodotti di un passaggio sono usati come reagenti per il passo successivo.

A seconda del tipo di respirazione cellulare gli organismi possono essere definiti come anaerobi (obbligati e facoltativi) o aerobi. La disponibilità di O nell'ambiente è del 1-10% disciolti in acqua e di circa il 21% nella miscela.

dell'aria. Lo scambio di gas tra l'ambiente e l'interno del corpo avviene per diffusione passiva; maggiore è la superficie disponibile allo scambio, maggiore sarà la quantità di gas che potrà essere scambiato. Il fattore critico nella diffusione è il rapporto S/V > a parità di forma, all'aumentare delle dimensioni corporee diminuisce la superficie relativa al volume. Lo scambio di gas avviene attraverso le superfici corporee umide: negli animali l'ossigeno diffonde all'interno del corpo e l'anidride carbonica viene liberata nell'ambiente circostante attraverso una superficie respiratoria costituita da cellule vive: le membrane cellulari devono essere bagnate per svolgere le loro funzione. A seconda di come avviene lo scambio di gas, esistono vari tipi di respirazione:

• RESPIRAZIONE CUTANEA: avviene sia in ambiente acquatico che in ambiente terrestre. L'ossigeno entra direttamente nel corpo

• Esterne: sporgenti sul corpo e a contatto diretto con l'ambiente esterno
• Interne: a contatto diretto con l'ambiente ma protette entro camere comunicanti con l'esterno

analogheo Cavità palleale: mei molluschi il polmone è costituito da una cavità posta tra il mantello e ilpiedeo

Polmone a libro: presente negli artropodi. Costituito da una serie di lamelle paralleleo

Polmoni: nei vertebrati. Nei mammiferi l’aria entra attraverso le narici e fluisce sui cornettiprima di entrare nella faringe. Nella faringe l’aria attraversa la glottide ed entra nellatrachea, la quale si divide in due bronchi che si ramificano in bronchioli che conduconol’aria agli alveoli (circondati da capillari) dove avvengono gli scambi gassosi.

La derivazione dei polmoni nei pesci polmonati è la stessa della vescica natatoria: struttureomologhe

TRACHEE: specifiche degli artropodi terrestri. Sono introflessioni tubulari, molto ramificate, incomunicazione con l’esterno e con totale assenza di vascolarizzazione: è uno dei pochi casi in cui ilsistema respiratorio non è in contatto con quello circolatorio

DOPPIA

1. RESPIRAZIONE: hanno sia polmoni che branchie e presentano modificazioni fisiologiche a diverso livello. La doppia respirazione può anche avvenire in caso di metamorfosi tra lo stadio larvale e quello adulto: ad esempio nel passaggio tra girino (acquatico, dotato di branchie) e rana (dotata di polmoni terrestri).
2. ADATTAMENTI SECONDARI: animali acquatici che respirano aria atmosferica (secondariamente acquatici: nel loro sviluppo sono tornati all'acqua dopo aver avuto un antenato terrestre). Conservano apparati per la respirazione terrestre (polmoni e trachee), hanno strutture specializzate e presentano modificazioni fisiologiche che consentono di rimanere a lungo in immersione. Esempi sono i mammiferi acquatici (cetacei), alcuni rettili (ex. tartarughe marine) e alcuni molluschi polmonati.

Le funzioni più importanti dei liquidi organici sono:

• Distribuzione degli alimenti sotto forma di molecole semplici
• Distribuzione di O (tranne negli artropodi in cui il sistema respiratorio e circolatorio non sono in contatto a causa della presenza delle trachee)
• Raccolta dei cataboliti azotati, della CO e di altre sostanze di scarto
• Omeostasi: mantenimento dell'ambiente interno costante (pH, temperatura, concentrazioni, ecc.)
• Trasporto di ormoni: attività di comunicazione a distanza
• Difesa: attività fagocitaria e meccanismi del sistema immunitario

Per svolgere queste funzioni il sistema circolatorio è in stretto contatto con tutti gli altri sistemi, in particolare i sistemi digerente, respiratorio, escretore, immunitario e neuroendocrino.

In animali a struttura semplice (radiati) è sufficiente una semplice diffusione e distribuzione delle sostanze attraverso il corpo.

Poriferi: trasporto e distribuzione sono svolti dai fluidi.

e tiene inmovimento il fluido.

VASI: necessari per condurre i fluidi nelle varie porzioni dell'organismo. Si dividono in tre tipologie:

• ARTERIE: direzione centrifuga del circolo, dal cuore alla periferia
• VENE: direzione centripeta del circolo, dalla periferia al cuore
• RETE DI CAPILLARI

A livello dell'organo respiratorio (polmoni, branchie) per permettere lo scambio di O2 e CO2

A livello di organi e tessuti per la distribuzione di O2 e nutrienti e la rimozione di CO2, cataboliti azotati e sostanze di scarto. Formano la rete sistemica.

VALVOLE: membrane di controllo direzionale del flusso. Presenti soprattutto nelle vene in cui la pressione di spinta è molto minore

CUORE: è l'organo propulsore del sistema circolatorio. Può essere tubulare, ovvero un vaso formato da pareti contrattili, sia peristaltico che valvolare, presente negli anellidi o concamerato (loculare), ovvero formato da 1 a 4 cavità (in alcuni molluschi e nei

mammiferi) dette atri (per la raccolta, muscolatura sottile)o ventricoli (per il pompaggio, muscolatura spessa)

Il battito cardiaco può essere regolato secondo due vie:

Neurogenica: contrazione ritmica provocata da un ganglio neurale situato vicino al cuore.

Condizione tipica degli artropodi

Miogenica: contrazione provocata da un generatore di impulsi (nodo muscolare)

Nei mammiferi il miocardio è dotato della capacità di generare autonomamente espontaneamente e condurre gli impulsi per la contrazione.

Una regione specializzata del tessuto muscolare cardiaco detta nodo seno-atriale, opacemaker, mantiene regolare il pompaggio del cuore. Il controllo nervoso può comunquemodulare la frequenza di contrazione mediante dei segnalatori ormonali.

I sistemi aperti sono caratterizzati da vasi aperti alle estremità e da lacune emoceliche (spazi di origineblastocelica). Presentano un flusso di liquido (emolinfa) che circola libero nel corpo dell'animale.

La circolazione circolatoria è regolata da una pompa (cuore). Presente in artropodi e nella maggior parte dei molluschi. Nei crostacei si distingue una arteria principale che conduce alla emocele, un dotto venoso che dalla emocele conduce alle branchie e un dotto venoso riconduce l'emolinfa dalle branchie al cuore. Negli insetti (artropodi) l'emolinfa rientra nel cuore (tubulare) attraverso delle aperture laterali della parete chiamate ostii.

I sistemi chiusi sono formati da un circuito completo e sono caratterizzati da un flusso direzionale di fluido all'interno dei vasi. Il fluido è pompato da un cuore e scorre dal cuore verso la periferia e viceversa. I vasi ematici si ramificano ripetutamente fino a dare origine ai capillari.

La differenziazione nell'evoluzione tra protostomi e deuterostomi ha portato a una diversa conformazione e posizione del sistema circolatorio: i protostomi hanno un sistema circolatorio dorsale (e nervoso ventrale) mentre i deuterostomi hanno un sistema circolatorio ventrale (e nervoso dorsale).