Appunti di Biologia animale

LA RIPRODUZIONE

La riproduzione asessuata

Molti animali pluricellulari semplici si riproducono per gemmazione e in questo caso nuovi individui

si formano come escrescenze o come gemme sul corpo di animali più vecchi.

In alcuni casi singoli frammenti di un organismo possono rigenerare organismi completi, si tratta di

rigenerazione.

Un’altra modalità di riproduzione asessuata comune fra artropodi è lo sviluppo di una progenie da

uova non fecondate, detta partenogenesi (sessuale:ci può essere meiosi - agama). La

partenogenesi arrenotoca è quella per cui i maschi di api nascono da uova non fecondate, mentre

le femmine da fecondazione.

La riproduzione sessuale

E’ stata favorita dalla selezione naturale perché la variabilità genetica che conferisce vantaggi. Di

solito avviene in specie monoiche (ogni individuo un sesso), ma può accadere anche in specie

dioiche, in cui gli individui portano sia ovaie sia testicoli e sono detti ermafroditi (lombrichi).

Comprende tre tappe fondamentali: gametogenesi, accoppiamento e fecondazione. La

liberazione dei gameti e l’accoppiamento è il processo più variabile nelle diverse specie. La

gametogenesi ha luogo nelle gonadi: testicoli e ovaie. I minuscoli gameti maschili mobili sono gli

spermatozoi, quelli voluminosi e immobili femminili sono le cellule uova. I gameti hanno origine da

cellule germinali, che hanno uno sviluppo embrionale e si assemblano in gonadi, a questo punto

proliferano per mitosi dando spermatogoni e oogoni. Per divisione mitotica si sviluppano in

spermatociti e oociti primari. Gli spermatogoni si dividono per mitosi per tutta la vita. Gli

spermatociti primari dopo la prima divisione meiotica danno luogo a spermatociti secondari aploidi.

La seconda divisine meiotica dà 4 spermatidi aploidi. Questi di svilupperanno in spermatozoi

maturati con la loro tipica forma. Lo sviluppo degli oociti è differente in quanto entrano nella

profase della prima divisione meiotica e arrestano lo sviluppo. In questo tempo l’oocita primario

accresce e accumula rifossimo e nutrienti necessari al futuro embrione. Quando riprende la meiosi

si sviluppa un oocita secondario e il primo globulo polare. Nella seconda meiosi l’oocita

secondario dà un grande oocita aploide che darà la cellula uovo, e un secondo globulo polare. (La

seconda divisione meiotica si completa soltanto dopo la fecondazione)

Per alcune specie animali le stagioni favorevoli per l’accoppiamento e per la riproduzione possono

essere diverse, per questo motivo alcune hanno sviluppano diversi stratagemmi: alcune femmine

possono conservare gli spermatozoi in spermateche, mentre i maschi possono conservarli nelle

spermatofore (alcuni volte trasferibili alla femmina). In alcune specie monoiche è impedita

l’autofecondazione da proterandria o proteroginia, rispettivamente trasformazione da femmina a

maschio quando adulto e viceversa. RIASSUNTO 8

NUTRIZIONE

Gli animali sono eterotrofi, ricavano i nutrimenti cibandosi di altri organismi. Gli organismi come le

piante, i batteri sono detti autotrofi perché possono usare l’energia solare o chimica per formare il

loro organismo. L’energia si misura in calorie, 1 cal è la quantità di calore necessaria per far

passare 1 gr di acqua da 14,5°C a 15,5°C.

I fabbisogni energetici di un animale devono essere soddisfatti dall’ingestione e dall’assimilazione

del cibo, e saranno minimi se l’animale non accresce, non cambia la propria temperatura corporea

e quindi il suo metabolismo sarà solo il calore ceduto all’ambiente. Le fonti di energia però

possono essere immagazzinate nel corpo: i carboidrati nel fegato e nelle cellule muscolari sotto

forma di glicogeno; i grassi sono più calorici dei carboidrati e possono essere immagazzinati con

modeste quantità di acqua; le proteine non vengono conservate come riserva.

Ogni animale deve assumere alcune molecole organiche che non è in grado di sintetizzare da

solo, una di queste è il gruppo acetico CH3CO- che costituisce lo scheletro carbonioso per le

altre molecole. Altre molecole che devono essere assunti insieme alla dieta sono gli amminoacidi

essenziali, che permettono la sintesi proteica e quindi la produzione ad esempio di enzimi (per

l’uomo sono 8). Anche i minerali devono essere introdotti con la dieta, in elevate quantità quelli

detti macronutrienti (calcio) e in minime quantità i micronutrienti (ferro).

Allo stesso modo anche le vitamine vanno introdotte, anche se in quantità molto piccole perché la

maggior parte funge da coenzima, quelle necessarie per l’uomo sono 13, idrosolubili e liposolubili

(pericolose per il fegato se troppe).

Gli organismi eterotrofi possono essere classificati in base alla modalità di acquisizione del cibo:

saprobi, che assorbono i nutrienti dalla materia organica morta;

• detritivori o decompositori, che si nutrono attivamente di materiale organico morto;

• predatori, si nutrono di organismi vivi, tra cui erbivori, carnivori e onnivori;

• filtratori, predano piccoli organismi filtrandoli dall’ambiente acquatico;

• animali che si nutrono di liquidi, come le zanzare e le sanguisughe.

•

Pancreas

E’ una grande ghiandola situata appena dietro e sotto lo stomaco, con una porzione esocrina

(succhi gastrici che raggiungono il lume del canale alimentare) e una porzione endocrina (ormoni

nel liquido extracellulare). I tessuti esocrini producono una grande varietà di enzimi digestivi,

come lipasi, amilasi, proteasi e nucleasi. I tessuti endocrini (meno dell’1%) producono: insulina,

glucagone, somatostatina e polipeptide pancreatico. Durante la fase di assorbimento i livelli di

glucosio nel sangue aumentano per l’assorbimento dei carboidrati. Le cellule beta del pancreas

allora liberano insulina, che indirizza il glucosio alle sedi in cui verrà utilizzato, o immagazzinato. Il

glucosio entra nelle cellule seguendo il gradiente di concentrazione. L’insulina nel fegato attiva gli

enzimi per la fosforilazione (aumentando la diffusione) e per la trasformazione in glicogeno. Nella

fase di post-assorbimento per mantenere i livelli di glucosio stabili le cellule epatiche demoliscono

il glicogeno. Questa fase è controllata dall’assenza di insulina ma sotto a una certa soglia entra in

gioco il glucagone, che stimola la liberazione di glucosio nel sangue.

Erbivori

La cellulosa è una componente fondamentale della dieta degli erbivori, ma la maggior parte di

questi non produce la cellulasi per demolirla. La digestione della cellulosa dipende quindi da

microorganismi presenti nel canale digerente. Lo stomaco dei ruminanti è suddiviso in 4 camere

con microorganismi endosimbionti. Le prime due, rumine e reticolo, sono piene di

microorganismi. Questi animali inoltre continuano a rigurgitare e rimasticare il bolo perché così

facendo aumentano l’area di superficie d’azione. La cellulosa viene quindi metallizzata in acidi

grassi. Nell’omaso si ha il riassorbimento di acqua. Nell’abomaso, lo stomaco vero e proprio, si ha

la digestione anche dei microorganismi che viaggiavano insieme al bolo, da questi un bovino

ricava circa 100 gr di proteine al giorno. Alcuni mammiferi possiedono una camera di

fermentazione microbica, il cieco, come estensione del crasso. (Alcune specie producono 2 tipi di

feci, una normale e una che comprende il materiale cicale, ricco di nutrienti, che reinseriscono -

coprofagia- visto che il crasso ha scarso potere assorbente)

RIASSUNTO 9

SISTEMA MUSCOLO-SCHELETRICO

I vertebrati dispongono di 3 tipi di tessuto muscolare: scheletrico, responsabile dei movimenti

volontari; cardiaco, per il battito del cuore; liscio, genera movimento in molti organi involontari.

Il muscolo scheletrico è anche detto muscolo striato per il suo tipico aspetto a bande alterne. Le

cellule, o fibre muscolari sono voluminose e polinucleate che si originano durante lo sviluppo

embrionale dalla fusione di singole cellule muscolari. La contrazione muscolare si basa

sull’interazione di proteine contrattili actina e miosina. Queste proteine sono organizzate in

filamenti, sottili quelli di actina e spessi quelli di miosina. Con la contrazione muscolare i filamenti

scorrono gli uni sugli altri, in maniera telescopica. Ogni fibra muscolare è stipata di miofibrille

(fasci di filamenti di actina e miosina ordinati che creano le striature). La miofibrilla è formata da

unità ripetitive dette sarcomeri. L’actina si ancora alle linee Z, la miosina alla banda A e tramite

filamenti di titina elastica anche alle linee Z. Il modello di scorrimento dei filamenti spiega

l’interazione tra le due proteine. Il filamento di actina è composto da actina, con un’altra proteina:

tropomiosina a cui si lega la troponina. Quando le teste di miosina sono legate all’actina,sono in

grado di idrolizzare ATP così il muscolo contratto può tornare alla posizione estesa. Questo

legame è possibile grazie al potenziale d’azione che si propaga nel muscolo fino al reticolo

sarcoplasmatico che regola la concentrazione di Ca+ dentro il reticolo e nel sarcoplasma. Quando

il muscolo è rilassato gli ioni sono nel reticolo, inoltre la troponina blocca i siti di legame tra actina e

miosina. Quando il muscolo si contrae, vengono liberati ioni Ca+ che vanno a legarsi alla

troponina, la quale cambia forma e non riesce più a bloccare i siti di legame, così actina e miosina

si possono legare.

Il muscolo cardiaco è simile al muscolo scheletrico ma ha delle differenze. Una di queste è che le

sue cellule sono mononucleate, più piccole e ramificate. Un’altra caratteristica sono le giunzioni

serrate tra cellule che danno una continuità citoplasmatica e rendono le cellule muscolari

cardiache accoppiate elettricamente. In questo modo le contrazioni generate dai segnali elettrici

delle cellule pacemaker si possono diffondere velocemente.

La muscolatura liscia produce la forza muscolare nella maggior parte degli organi interni.

Possiede le cellule più semplici, piccoli, a forma affusolata e mononucleate. I filamenti non sono

disposti regolarmente per questo il muscolo non ha un aspetto striato. Sono sensibili allo

stiramento, in questo modo maggiore sarà la tensione maggiore sarà la contrazione.

I muscoli hanno tre sistemi per procurarsi l’ATP. Il sistema immediato usa ATP preformato e

creatina fosfato (che contiene un legame fosfato che può essere trasferito all’ADP), permette una

contrazione veloce e molta forza ma si esaurisce in pochi secondi. Il sistema glicolitico si attiva in

pochi secondi e gli enzimi glicolitici generano rapidamente ATP per la miosina, ma può durare circa

un minuto. Il metabolismo ossidativo quindi produce quantità relativamente elevate di ATP dal

metabolismo di carboidrati e grassi.

D