Biologia animale

BIOLOGIA ANIMALE

( FUNZIONI GENERALI-BAUPLAN, SISTEMATICA DAI PROTOZOI AI MAMMIFERI )

Bauplan: insieme di caratteristiche morfologiche comuni a molti membri di un Phylum

(con i vincoli evolutivi che operano). Sono 4 le caratteristiche che definiscono un

Phylum:

Simmetria corporale: in quanti parti speculari può essere diviso il corpo

 dell’animale (sferico, radiale, bilaterale)

Organizzazione cellulare: uni cellularità o pluricellularità (semplici o con diversi

 piani di simmetria)

Cavità corporee

 Foglietti germinativi: ectoderma, endoderma e mesoderma



DIBLASTICI= solo due foglietti TRISBLASTICI=tutti e tre i foglietti

Le forme dell’animale sono adattabili a specifici ambienti, i componenti corporei

devono collaborare strutturalmente e funzionalmente tra loro e funzionare con

l’ambiente (anche della storia pregressa)

Limiti della costruzione di un bauplan: ambiente, dimensione e forma

Esistono tre ambienti: acqua salata/ acqua dolce / terra. La prima risulta un

 ambiente stabile, ricco di cibo, temperatura costante, contenuto di ossigeno e

Sali simile agli animali che ci vivono. La seconda ha una quantità salina che può

variare nel tempo ad esempio con la pioggia, così come il contenuto di

ossigeno, inoltre possono essere zone poco costanti ad esempio i fiumi che si

essiccano durante l’estate. La terra( insieme all’aria) è il territorio più instabile,

è un ambiente stressante e può portare diversi rischi tra cui la disidratazione.

I primi organismi in mare sono stati animali unicellulari (protozoi) in grado di

svolgere tutte le funzioni e comunicare direttamente con l’ambiente, poi

organismi pluricellulari piccoli (poche cellule organizzate in piani) in diretto

contatto con l’ambiente. La vita era però limitata ovviamente a zone specifiche

poiché non si poteva sopravvivere allo stress ambientale elevato con

conseguente non-accrescimento cellulare (non tutte sono in contatto con

l’ambiente). Da questo fatto (definibile come spinta evolutiva) gli organismi

hanno conquistato la terra e l’acqua dolce cambiando e migliorando i piani di

composizione corporea. In particolare l’ambiente interno dell’animale è divenuto

indipendente dall’esterno con la formazione di tessuti e organi. (conseguenza

aumento di dimensioni e occupazione di territori ostili e/o estremi)

Più le dimensioni dell’animale aumentano, più diminuisce il rapporto

 area/volume corporale (calcolato in base all’area e il volume della sfera). In

poche parole le strutture si modificano per compensare il rapporto dimensionale

dell’animale.

Unicellulari pochi mm di dimensioni, rapporto A/V ALTO

Pluricellulari rapporto A/V BASSO (gli organi e gli apparati svolgono le stesse

funzioni delle cellule degli organismi semplici)

Il rapporto S/V influisce su forma e dimensioni di alcune strutture anatomiche:

es. nei conigli i padiglioni auricolari si ingrandiscono a seconda del luogo per

diversa dispersione del calore, la lepre desertica ha le orecchie più grandi

rispetto a quella artica.

La forma può essere simmetrica (esiste almeno un piano che divide in due parti

 speculari) o asimmetrica (spugne, amebee, piccoli organismi). Esistono tre tipi

di divisioni: sferica (rara, unicellulare) tutti i diametri sono assi che dividono la

cellula in parti simmetriche, non esiste polarità (ossia posteriore/anteriore), non

esistono specializzazioni. Radiale (pluricellulari semplici, coloro che affrontano

l’ambiente a 360° magari fissi come le amebee) esiste un asse oro-aborale

ossia esiste una parte con la bocca ed una opposta ad essa, c’è quindi una

polarità con sopra e sotto. Molti piani che dividono l’animale in parti uguali e gli

organi sono disposti in modo uniforme. Bilaterale (attivi nell’ambiente, utilizzano

il corpo per perlustrare l’ambiente ed iniziano a comparire gli organi di senso

per percepire) presentano una zona posteriore e una anteriore, esiste un solo

asse che passa per il corpo es. uomo, mammiferi ecc…

FUNZIONI GENERALI : tutti gli animali devono svolgere tutte le stesse azioni :

mangiare/metabolizzare/distribuire sostanze/ossigenarsi/eliminare le

scorie/muoversi/percepire stimoli. Anche se con diverse strategie, gli animali

raggiungono tutti gli stessi obbiettivi.

Alimentazione

Etererotrofi: (tutti gli animali) ossia recuperano le sostanze necessarie

dall’esterno (ambiente). L’alimentazione è di tipo discontinuo, l’energia recuperata

viene spesa una parte in mantenimento e una parte viene accumulata.

Erbivori: mangiano vegetali, frutta, semi, polline

Carnivori: mangiano tessuto e cellule animali (organi sono molto sviluppati)

Onnivori: entrambi, c’è un misto di adattamenti corporali/comportamentali

Detritivori: sono decompositori (es. lombrico), trasformano sostanze organiche in

humus, ossia fertilizzante. Favoriscono arieggiamento del terreno e la pulizia, ossi

mangiano gli scarti

Liquidi: ematofagi: mangiano sangue e linfa

fitofagi: (acari) linfa vegetale

Filtrazione: recuperano le sostanze sospese nell’acqua es. cozze e vongole

(microfagi) o balene e squalo elefante (macrofagi)

I carnivori e gli erbivori hanno strutture che “pretrattano” il cibo prima di farlo

digerire dagli enzimi. Quindi hanno mascelle con i denti oppure liquefano con

enzimi esterni come ad esempio i ragni

FASI ALIMENTAZIONE:

SENSO DI FAME: movimento per la ricerca del cibo

 DIGESTIONE: macromolecole demolite in monomeri

 ASSORBIEMENTO: distribuzione cibo nel corpo

 EGESTIONE: eliminazione scorie in eccesso



Parte dell’energia viene utilizzata per varie funzioni, un’altra parte è accumulata per

utilizzarla quando l’animale non mangia (atp ossia adenosintrifosfato sintetizzato da

glicolisi e ciclo di krebs.)

Le macromolecole sono scomposte in monomeri (tramite enzimi) poiché non possono

attraversare le membrane plasmatiche e potrebbero risultare un problema nel sistema

di riconoscimento del sistema immunitario. Vengono utilizzate ghiandole salivari,

l’esofago, lo stomaco con aiuto di pancreas e cistifellea e intestino. La digestione può

essere intracellulare (unicellulari, tramite fagocitosi) oppure extracellulare (nella cavità

digerente, con la bocca).

La maggior complessità della digestione intracellulare porta ad un vantaggio, poiché

avviene una simultanea e continua elaborazione del cibo, con specializzazioni divise in

zone: Stomaco: trasforma pepsinogeno in pepsina, la struttura cambia in base al tipo

o di alimentazione (tipo negli erbivori ci sono simbionti, ossia batteri che

digeriscono la cellulosa)

Intestino: nel lume sono assorbite dalla cellula epiteliali come monomeri le

o sostanze nutritive, passano nel sangue tramite processi di diffusione (processo

passivo, per gradiente di concentrazione). Superficie aumentata dalla presenza

di microvilli. La lunghezza però dipende dal tipo di alimentazione: carne più

lungo /erba più corto. Alcuni parassiti non hanno intestino perché gli alimenti

sono già prescissi nell’intestino dell’ospite (es. tenia/ verme solitario)

RESPIRAZIONE

La respirazione è un processo necessario per far entrare l’ossigeno nell’organismo, il

quale a sua volta serve per recuperare l’energia dal cibo. Si sviluppa uno scambio di

gas tra individuo e ambiente con una serie di processi a livello cellulare.

La quantità di gas è proporzionale ad:

Area di superficie di scambio

 Gradiente di concentrazione di fase

 Ambiente



Lo scambio è influenzato da fattori fisici/ proprietà dei gas/ proprietà dell’ambiente/

viscosità dell’ambiente/solubilità/ temperatura/altitudine. Quest’ultimi tre influiscono

sulla solubilità dei gas.

Nell’ambiente acquatico la viscosità è elevata, l’ossigeno è legato nell’acqua quindi la

salinità risulta variabile, inoltre l’aumento di temperatura potrebbe portare ad una

diminuzione dell’ossigeno (quindi il surriscaldamento delle acque porta alla morte

degli animali per la diminuzione d’ossigeno)

Nell’ambiente terrestre c’è bassa viscosità, c’è elevata quantità di ossigeno che a sua

volta diminuisce con l’altezza e gli ambienti ristretti e/o sotterranei.

Gli scambi gassosi dipendono dal rapporto S/V, dimensione del corpo, dal fabbisogno

metabolico dell’animale. Gli scambi risultano efficaci se le superfici sono ampie, c’è

minima distanza tra struttura corporea e e tessuti interni, infine la ventilazione

avviene tramite movimento corporeo e ciglia. Se gli animali sono grandi allora avremo

branchie/ polmoni /trachee. Gli organi respiratori devono avere: ampia superficie,

epitelio sottilissimo e sono legati all’apparato di distribuzione.

La respirazione in ambiente acquatico avviene con branchie ed epitelio sottile , l’acqua

passa controcorrente rispetto alle strutture stesse permettendo la filtrazione

dell’ossigeno. (branchie rosse: dato dal sangue circolante). La ventilazione nei pesci

avviene: Aperoli chiusi: pressione negativa, risucchia Acqua

nella bocca Contrazione

cavità bocale: acqua spinta sulle Branchie

Tutto questo per mantenere un gradiente di concentrazione di gas favorevole alla

diffusione.

La respirazione sulla terra: l’ossigeno e l’anidride corporea diffondono più

rapidamente, c’è più ossigeno rispetto ad altri territori, inoltre l’aria essendo più

leggera presenta meno dispendio energetico. Il problema rimane tuttavia

l’evaporazione infatti i gas devono prima sciogliersi e poi entrare in sistemi chiusi

dell’organismo affinchè si eviti evaporazione.

I polmoni possono appartenere ai vertebrati o agli invertebrati :

1. Negli invertebrati la cavità del corpo per respirare è rientrata (es. chiocciola), la

camera risulta umida e comunica col l’esterno grazie ad un foro. I polmoni

possono essere a “libro” es. nei ragni oppure possono essere trachee es. negli

insetti

2. Nei vertebrati il canale è più evoluto e si sviluppa a partire dal canale

digerente, sono sacchi a fondo cieco inumiditi per permettere lo scambio di gas

Negli anfibi il polmone sacciforme non garantisce grande recupero di ossigeno . Buona

parte dell’ossigeno è assorbito però dalla pelle poiché la grandezza dei polmoni non è

elevata.

Nei mammiferi il polmone è il più complesso, c’è scambio tra arterie e alveoli e

avviene grazie al processo d’inspirazione ed espirazione

Negli uccelli i polmoni sono sacchi aerei, permettono lo scambio gassoso ed il flusso è

unidirezionale per permettere di abbassare il peso specifico negli animali ( cosa che

agevola il volo).

La proteina necessaria per l’incameramento dell’ossigeno è la mioglobina (nei

muscoli), importante per i lunghi periodi di immersione.

Ciclosi per la distribuzione delle sostanze

Unicellulari Diffusione e membrana per i gas esterni e le scorie

SISTEMA CIRCOLATORIO

Il sistema circolatorio è indispensabile quando gli animali sono grandi perché il

rapporto S/V basso permette

una diffusione non più efficiente.

Esistono due tipi di circolazione: chiusi o aperti

Nei sistemi aperti ci sono cuori e tubi per i liquidi. Questi si aprono in uno spazio

 ampio per bagnare direttamente gli organi (emolinfa= simile al liquido

interstiziale)

Nei sistemi chiusi Il sangue è confinato nei vasi, la composizione è costante, la

 circolazione rapida, indirizzata e regolabile. Sono presenti negli animali con

metabolismi elevati. La pompa e i vasi si ramificano in composizioni sempre più

piccole.

La respirazione e il sistema circolatorio lavorano in sincrono ed i due sistemi si

influenzano a vicenda.

ESEMPI: nei pesci abbiamo un cuore con due cavità e le branchie, gli anfibi ed i rettili

hanno cuore con tre cavità, i polmoni e una doppia circolazione il sangue infatti risulta

unito, infine mammiferi e uccelli hanno un cuore con quattro cavità, i polmoni e una

doppia circolazione con sangue e linfa separata.

Tipi di vasi:

Arterie: sangue dal cuore al corpo, la resistenza e la pressione sono elevate e il

 lume presenta un endotelio spesso dovuto alle alte pressioni

Capillari: dove avviene lo scambio di gas e presenta un solo endotelio sottile

 Vene: riportano il sangue al cuore dal corpo, presenta basse pressioni e velocità

 ESCREZIONE

L’escrezione è un processo che avviene per eliminare le sostanze tossiche (cataboliti

azotati), inoltre permette la regolazione dei Sali e delle sostanze varie (detto

osmoregolazione), infine regola la presenza dell’acqua.

Nel mare grazie all’isotonicità cellulare avviene l’eliminazione di acqua e il recupero di

Sali

Sulla terra e nell’acqua dolce gli organi permettono la ritenzione idrica e i rivestimenti

devono ridurre l’evaporazione dell’acqua.

I cataboliti azotati sono residui del metabolismo e non transitano nel tubo digerente e

vengono trasportati in sostanze meno tossiche:

1) NH3= tossica, porta un aumento di PH

2) Urea= solubile in acqua

3) Acido urico= insolubile, richiede ATP per essere eliminata

Le proteine sono trasformate prima in aminoacidi grazie all’idrolisi e infine in gruppi

NH3 grazie alla deamminazione.

Unicellulari: sistema di vescicole del RE

Pluricellulari piccoli: “protonefridio” ossia canicoli presenti in tutto il corpo legati ad

una “cellula fiamma” che presenta una cavità con flagelli per filtrare il liquido

interstiziale

Anellidi: metanefridio con tubo che comunica con l’esterno, il liquido è filtrato e

l’ultrafiltrato vengono prodotti prima di formare l’urea ultra concentrata

Insetti : i tubuli malpighiani pescano nel liquido dell’emolinfa e si aprono nell’ultimo

tratto del tubo digerente per essere poi ultrafiltrati

Uomo: rene che filtra sangue tramite capsula di Bowman e glomerulo di capillari.

SISTEMA IMMUNITARIO

Il sistema immunitario presenta un insieme di meccanismi di difesa che prevengono e

combattono e infine distruggono gli agenti infettivi. Presenta più molecole e diversi tipi

di cellule che rispondono in caso qualcosa di estraneo entri nell’organismo. Il sistema

deve saper riconoscere tra proprio (self) e quello che è etraneo (non-self), grazie a

recettori cellulari che riconoscono molecole esogene (esterne, patogene9 ed endogene

(nell’organismo)

PRR riconoscono molecole espresse dai patogeni PAMP

Riconoscono molecole dell’organismo danneggiate DAMP

Ogni nostra cellula ha una proteina detta MHC (complesso maggiore di

istocompatibilità) che riconosce l’infezione. Se il MHC prodotto da una cellula non è

quello originale ma ha dei difetti allora questa molecola sarà definita AGENTE

ESTRANEO dall’organismo e verrà distrutta.

Esistono barriere di due tipi: chimiche e fisiche

Chimiche: il PH acido gastrico, enzimi litici, secrezioni mucose. Il muco

 intrappola le particelle e insieme alle ciglia favorisce l’eliminazione verso

l’esterno

Fisiche: pelle, esoscheletro, conchiglie



La difesa risulta un lavoro sinergico di organi, cellule e molecole circolanti.

L’immunità può essere di due tipi:

Immunità innata: la prima difesa immunologica, non è specifica e non è mirata.

 Non dipende da precedenti esposizioni poiché le molecole già presenti alla

nascita si attivano. Non c’è memoria immunologica, inoltre non è attiva contro

alcuni tipi di patogeni

Immunità acquisita : è altamente specifico e si può modificare col tempo



Comunque la maggioranza di risposte immunitarie è una mescolanza di entrambe.

FAGOCITI: fagocitano le sostanze, le quali possono extravasare e diventare tissutali

NATURAL KILLER: (NK) riconoscono e distruggono cellule tumorali e virus, liberando

sostanze all’esterno

MACROFAGI: chemiotassi (isolano il batterio), poi aderiscono, ingeriscono la sostanza e

infine la distruggono.

SISTEMA ACQUISITO : Dopo qualche giorno, specifica per particolari patogeni, così

riescono a superare le infezioni a ricordarsi di questa infezione (rispondono con

immunità umorali oppure cellulo-mediata)

SISTEMA ADATTIVO : è quello che interviene nel rigetto dei trapianti, si occupa di

patogeni intracellulari (linfociti B e linfociti T), sono in grado di riconoscere antigeni

certi e specifici. Producono anticorpi. Quest’ultimi permettono l’agglutinazione ossia

l’agglomerato cellulare, l’opsonizzazione ossia l’antigene avvolge e attiva la fagocitosi,

infine la citotossicità cellulare. Gli ultimi tipi cellulari sono i basofili e i mastociti.

MOVIMENTO

Mobili: si muovono attivamente nell’ambiente

Sessili/ sedentari: muovono l’ambiente che li circonda

Il movimento è necessario per la ricerca del cibo, per la ricerca del partner, per la fuga

e infine per la colonizzazione di nuovi ambienti.

Nell’ambiente acquatico: il peso è sostenuto dall’acqua, il corpo è idrodinamico e le

piccole dimensioni di struttura sono agevolati. Non sono infine appesantiti dalla

gravità

Nell’ambiente terrestre: il peso non è più sostenuto e sono appesantiti dalla gravità.

L’aria ha poca resistenza e per questo le strutture corporea devono essere potenti.

Ci sono due sistemi di conduzione:

Sistema microtubulare: con ciglia e flagelli. Sono presenti soprattutto negli

 unicellulari. È presente solo nell’ambiente fluido, le ciglia e i flagelli sono

onnipresenti e possono consentire l’intero movimento di corpi piccoli (es.

protozoi ciliati e larve aqu