Appunti per l'esame di Fondamenti di Biologia

ALIMENTAZIONE

Gli organismi che dipendono da fonti esterne di molecole biologiche, per ricavare sia l’energia sia le

– molecole che servono come materiale da costruzione, sono chiamati eterotrofi.

Sono detti invece autotrofi gli organismi «che si nutrono da soli», cioè che non hanno bisogno di

– molecole biologiche provenienti da fonti esterne per ricavare energia o da usare come materiali da

costruzione. Gli autotrofi, infatti, sono in grado di sintetizzare le proprie molecole ricche di energia a

partire da sostanze più semplici. Molti autotrofi, tra cui le piante e parecchi tipi di organismi

unicellulari, sono fotosintetici poiché la loro fonte di energia per le reazioni di sintesi è la luce

solare. Alcuni semplici organismi unicellulari sono invece chemiosintetici: essi catturano l’energia

liberata da particolari reazioni chimiche per attivare i loro processi vitali, anche in assenza di luce,

come avviene per i batteri che vivono sul fondo degli oceani.

In base al cibo di cui si nutrono gli animali sono detti:

erbivori

– carnivori

– onnivori

–

In base al modo in cui si alimentano sono detti:

cacciatori

– parassiti

– brucatori e pascolatori

– sospensivori/filtratori : trattengono le particelle di cibo sospese nell'acqua

– consumatori di deposito : sono animali che vivono all'interno della loro fonte di cibo. Ad esempio

– le larve di una mosca che si fanno strada all'interno delle carcasse di animali

animali che ricavano cibo da endosimbionti

–

In base alle dimensioni dell'alimento:

microfagi (sospensivori e consumatori di deposito)

– macrofagi (animali che afferrano e inghiottono e che afferrano, masticano e inghiottono)

– consumatori di fluidi (assorbono, succhiano, pungono e succhiano)

–

Per sostenere le richieste di energia e materiali delle proprie cellule, gli esseri viventi hanno bisogno di

assumere dall'esterno numerose sostanze (organiche e inorganiche).

L'utilizzo delle macromolecole assunte dall'esterno è permesso da due processi: digestione cioè degradazione

delle grosse molecole in componenti più semplici, e assorbimento cioè ingresso nelle cellule dell'organismo

dei prodotti della digestione.

Organismi unicellulari

Negli organismi unicellulari, le particelle alimentari sono assunte tramite estroflessioni della membrana

cellulare (fagocitosi), oppure attraverso un semplice apparato boccale (per esempio il citostoma dei

parameci). Il cibo viene poi degradato in un vacuolo digestivo e i prodotti della digestione diffondono da

questo nel citoplasma.

Apparato digerente a una sola apertura

Gli animali meno evoluti (per esempio le meduse) possiedono un apparato digerente a una sola apertura; in

questo caso gli alimenti fluiscono dall'esterno all'interno, mentre i prodotti di rifiuto vanno dall'interno

all'esterno. Generalmente un apparato di questo tipo non permette una digestione efficiente del cibo, quindi

questo processo viene completato solo all'interno di ciascuna cellula.

Apparato digerente a due aperture

Un apparato digerente a due aperture è un “tubo”, il canale gastrointestinale , dotato di due aperture, la

bocca e l'ano. Rappresenta la forma più evoluta e più efficiente, perchè permette una suddivisione in

compartimenti ciascuno specializzato in una fase diversa della digestione.

Alla bocca seguono solitamente l'esofago (che negli uccelli presenta un'estroflessione, il gozzo, in cui viene

immagazzinato il cibo) e poi un organo muscoloso contrattile, che prende il nome di ventriglio negli insetti e

negli uccelli e stomaco nei mammiferi. Quest'organo completa a demolizione meccanica già iniziata dalla

bocca e rilascia alcuni enzimi digestivi.

Allo stomaco segue l'intestino che completa la digestione, spesso aiutato in questo compito da vari

microrganismi simbionti, e assorbe le sostanze digerite. Nella parte finale dell'intestino viene riassorbita

l'acqua e il materiale indigerito si compatta formando le feci.

Le differenze tra gli apparati digerenti dei vari animali dipendono dal tipo di nutrimento e dai processi

digestivi necessari per degradarlo. Gli erbivori hanno un intestino molto più esteso e articolato di quello dei

carnivori perchè le piante sono più complesse da digerire. Gli animali che si cibano di liquidi ricchi di

sostanze nutritive (gli afidi che si nutrono della linfa delle piante e le zanzare del sangue di altri animali)

hanno invece un tratto gastrointestinale molto corto e semplificato.

Funzioni del fegato

Digestive → produzione di acidi biliari partendo dal colesterolo.

– Metaboliche → 1) Formazione di glicogeno e suo immagazzinamento, 2) formazione di molte

– proteine (come albumine, ecc), 3) distruzione finale di proteine e formazione di urea dall'ammoniaca,

4) disintossicazione rendendo solubili nell'acqua sostanze che non lo sono o espellendole attraverso

la bile.

Circolatorie-sanguigne → 1) riserva di globuli rossi e bianchi, 2) ematopoiesi (specie nel feto), 3)

– emolisi i vecchi Ec e riutilizzazione dell'Hb con produzione di dibilirubina, 4) stoccaggio del Fe e della

Vitamina B 12, K e B in genere, 5) produzione di fattori di coagulazione.

La bilirubina è una sostanza di scarto proveniente dalla demolizione della Hb. Il fegato la rende solubile e la

espelle attraverso la bile.

Sistemi per la presa del cibo

Ogni animale ha la sua dentatura:

L'uomo ha denti incisivi, canini e molari è onnivoro e quindi per nutrirsi ha bisogno di sostanze

– vegetali e animali.

Gli erbivori (cavallo, bue, coniglio) hanno i denti incisivi molto sviluppati per tagliare l'erba di cui si

– nutrono.

I carnivori (cane, gatto) hanno gli incisivi piccolissimi e i canini molto sviluppati , lunghi e uncinati

– adatti per strappare brandelli di carne.

Gli insettivori (talpa, pipistrello) hanno denti puntuti come aghi e i molari sormontati da creste

– taglienti necessarie per sbucare e sminuzzare gli insetti che sono rivestiti da una dura corazza.

La balena al posto dei denti ha delle lamine cornee (fanoni) infisse nel palato che servono per filtrare

– l'alimento costituito da piccoli organismi.

Gli uccelli hanno una bocca priva di denti, è invece provvista di becco corneo con cui prende il cibo

– e lo sminuzza.

I rettili sono provvisti denti; particolare attenzione meritano i due denti anteriori della vipera adatti

– per l'offesa. Questi denti, infatti, sono provvisti di un canale interno comunicante con delle ghiandole

velenose e sono ripiegati sotto il palato. La lingua è bifida, mobile e ha funzione di organo di tatto.

Negli anfibi i denti sono piccoli e la lingua può rapidamente estroflettersi per invischiare gli insetti.

– Alcuni pesci hanno denti robusti e disposti nelle mascelle in più file (pescicani) altri hanno tutta la

– cavità boccale piena di denti.

Gli invertebrati: le api hanno un apparato boccale adatto per lambire, le cavallette per triturare, le

– farfalle per succhiare e i parassiti per perforare la pelle e succhiare il sangue.

Trasporto di gas e nutrienti

Il primo rudimentale sistema circolatorio si trova negli anellidi, in cui un vaso dorsale contrattile (una sorta di

cuore rudimentale) e un vaso ventrale provvedono a distribuire lungo l'animale un fluido paragonabile al

sangue degli animali superiori. Negli animali più complessi è presente n sistema circolatorio aperto o un

sistema chiuso.

Il sistema circolatorio aperto è tipico della maggior parte dei molluschi e degli artropodi: il liquido

circolatorio (l'emolinfa) non si distingue dal fluido interstiziale. Il cuore pompa l'emolinfa nei vasi fino ai seni,

spazi pieni di fluido in cui avvengono gli scambi di sostanze fra l'emolinfa e le cellule. L'emolinfa ritorna al

cuore attraverso pori provvisti di valvole che si chiudono quando il cuore si contrae.

Alcuni molluschi, l'uomo e tutti i vertebrati possiedono invece un sistema circolatorio chiuso, in cui il fluido

circolatorio (il sangue) è sempre contenuto all'interno di vasi e si distingue dal liquido interstiziale. Gli scambi

chimici avvengono fra il sangue e il liquido interstiziale e fra quest'ultimo e le cellule. In un lombrico, il vaso

dorsale svolge la funzione di cuore principale e pompa il sangue grazie alla peristalsi. A livello di estremità

anteriore dell'animale, cinque coppie di vasi circondano il canale digerente e svolgono la funzione di cuori

ausiliari.

Il sistema circolatorio chiuso è stato adottato dagli animali più voluminosi e con consumi energetici più

elevati perchè più efficiente di quello aperto: al suo interno scorre infatti un minor volume di sangue a una

maggiore velocità ed è possibile regolarne il flusso ai diversi organi modificando il diametro dei vasi.

Respirazione

La maggior parte dei viventi ha bisogno, per vivere, di ossigeno. Negli organismi unicellulari e nei

pluricellulari più piccoli è sufficiente il processo di diffusione dell'ossigeno attraverso la membrana plasmatica

o la cute (negli anellidi per esempio si ha respirazione cutanea). Gli organismi pluricellulari, in cui molte

cellule sono lontane dalla superficie corporea, ricorrono invece a tre accorgimenti:

sviluppo di organi specializzati per la respirazione

– sviluppo di un apparato circolatorio per trasportare i gas respiratori ai tessuti e dai tessuti

– presenza di molecole trasportatrici degli stessi gas.

–

Organi respiratori sono:

Le branchie consistono di un complicato sistema di superfici estroflesse strutturate come filamenti o

– lamelle, riccamente vascolarizzate e ricoperte da un sottile strato cellulare: in esse l'acqua cede fino

all'80% dell'ossigeno scorrendo controcorrente rispetto al sangue.

I polmoni sono organi con un elevata superficie di scambio gassoso; gli scambi si svolgono negli

– alveoli e la distribuzione dell'ossigeno alle cellule è affidata al sangue.

Le trachee tipiche di insetti e aracnidi, sono tubuli che partendo da aperture sulla superficie corporea

– (stigmi) si ramificano fino a raggiungere i singoli gruppi di cellule.

Eliminazione dei rifiuti e osmoregolazione

Gli esseri viventi devono mantenere costante la quantità totale di acqua nell'organismo e la concentrazione

dei sali (osmoregolazione), oltre a eliminare l'ammoniaca (NH3), prodotta come rifiuto dal metabolismo delle

proteine (escrezione). Osmoregolazione ed escrezione sono funzioni associate, perchè i rifiuti da eliminare

richiedono acqua per diluirli e ridurne la tossicità.

Negli organismi acquatici inferiori , l'ammoniaca viene eliminata rapidamente per semplice diluizione

nell'ambiente acquoso esterno; s