Riassunto esame Zoologia Agraria, prof. De Lillo

Istologia

Gli animali presentano diversi livelli di organizzazione: atomi e molecole, cellule, tessuti, organi, apparati o sistemi di organi, organismi. Gli organismi sono organizzati in popolazioni ed ecosistemi. I tessuti sono insiemi di cellule con caratteristiche simili per origine embrionale, morfologia, organizzazione e funzione, immersi in matrici a caratteristiche specifiche del tipo di tessuto.

Tessuti animali

I tessuti animali sono: epiteliale, connettivo, muscolare (o contrattile) e nervoso.

Tessuto epiteliale

Il tessuto epiteliale è costituito da cellule strettamente appressate fra loro, con spazi intercellulari ridotti o assenti. Secondo la funzione si classificano tre tipi di tessuto epiteliale:

• Epitelio di rivestimento, con funzioni di protezione, assorbimento ed escrezione; riveste le superfici esterne (epidermide) e interne (epitelio del celoma, del canale alimentare, vascolare, ecc.) del corpo;
• Epitelio ghiandolare (ghiandole esocrine ed endocrine);
• Epitelio sensoriale (terminazioni nervose).

A seconda del numero di strati si ha tessuto epiteliale:

• Semplice o monostratificato;
• Composto o pluristratificato;
• Pseudostratificato, dove i nuclei sono disposti su due piani ma lo strato cellulare è unico.

A seconda della forma delle cellule e delle strutture superficiali si ha tessuto epiteliale:

• Squasmoso, con cellule fortemente appiattite di tipo pavimentoso;
• Con cellule cubiche o cuboidee;
• Con cellule prismatiche o cilindriche;
• Con cellule ciliate, che tappezzano le vie interne o formano rivestimenti esterni e aiutano il trasporto di sostanze oltre la superficie epiteliale;
• Colonnare.

Nell'interfaccia fra un epitelio e un altro tipo di tessuto, spesso si ha una lamina basale, costituita da regioni inspessite dei plasmalemmi delle cellule epiteliali e da fibre sottili (spesso di collageno) in una sostanza acellulare secreta dalle cellule epiteliali. Gli epiteli secernenti della cute di platelminti, lombrichi e chiocciole, producono lubrificanti mucosi che facilitano il movimento; in altri animali come meduse e idre, le cellule secernenti producono mucoproteine adesive che aiutano a catturare le prede e ad attaccarsi ai substrati; in nematodi, anellidi e artropodi, alcune cellule epiteliali secernono sostanze irritanti o tossine che proteggono l'animale dai predatori. Nei vertebrati terrestri, le cellule epiteliali sulla superficie del corpo producono la cheratina, proteina che si accumula in cellule squamiformi riducendo la perdita di acqua.

Tessuto connettivo

Il tessuto connettivo tiene insieme (connette) i tessuti e gli organi e sostiene il corpo. È costituito da cellule fisse o mobili dette fibroblasti (a seconda del tipo di connettivo hanno un nome specifico), con spazi intercellulari più o meno ampi, contenenti una matrice (sostanza fondamentale) extracellulare di varia composizione a seconda della funzione del tessuto (materiale viscoso e fibre; proteoglicani, elastine, fibronectine e collageno, eventuali composti minerali). I fibroblasti secernono gran parte della matrice extracellulare, che fornisce sostegno alle cellule e funge da mezzo di comunicazione fra esse.

A seconda della composizione della matrice si hanno:

• Connettivo propriamente detto (lasso e fibroso). Il connettivo lasso è costituito da cellule mobili separate, fibre collagene e proteoglicani acquosi e gelatinosi; conferisce forma alla maggior parte degli organi e rinforza la cute nei vertebrati; nei vertebrati è contenuto negli organi che si distendono come vescica urinaria, polmoni e cute, con grandi quantitativi di elastene, proteina fibrosa elastica. Il connettivo fibroso (o denso o compatto) è formato da schiere parallele, strettamente addossate, di fibre collagene che formano i tendini o legamenti;
• Adiposo; è un tipo specializzato di connettivo lasso, in cui le cellule immagazzinano nel proprio citoplasma grandi gocce di trigliceridi; nei vertebrati si trova sotto la cute, negli spazi fra le cellule muscolari e sulle superfici di vari organi interni.
• Cartilagineo (ialino, fibroso, elastico) in cui proteine strutturali si depositano nella sostanza fondamentale;
• Osseo in cui sali di calcio si depositano nella sostanza fondamentale;
• Sangue, tipo specializzato di connettivo in cui la sostanza fondamentale è plasma liquido.

Tessuto muscolare

Il tessuto muscolare è costituito da cellule dette fibre muscolari, contenenti grandi quantità di actina e miosina, due proteine contrattili che si dispongono nel citoplasma in filamenti paralleli. Queste permettono la contrazione delle fibre. Esistono due tipi di tessuto muscolare: striato, in cui le fibre hanno striature trasversali alternate visibili al microscopio; liscio. Entrambi producono movimenti locomotori in molti invertebrati. Nei vertebrati, solo lo striato interviene nella locomozione; il liscio sposta sostanze attraverso apparato digerente e riproduttore e nei vasi sanguigni.

Nei vertebrati si distinguono due tipi di tessuto muscolare striato:

• Tessuto muscolare striato scheletrico, con fibre plurinucleate, facilita i movimenti e la locomozione;
• Tessuto muscolare cardiaco, nel cuore, costituito da fibre striate uninucleate.

Tessuto nervoso

Il tessuto nervoso ha due tipi di cellule: cellule nervose o neuroni e cellule gliali. Le cellule nervose o neuroni, specializzate per la trasmissione di informazioni lungo prolungamenti citoplasmatici detti assoni e dendriti (collettivamente neuriti). Le informazioni si trasmettono come variazioni elettrochimiche transitorie (impulsi nervosi) causate dal movimento di ioni di Na e K attraverso la membrana cellulare. Gli impulsi si trasmettono grazie alla secrezione di trasmettitori chimici, detti sinapsi, nelle lacune intercellulari. Alcuni neuroni secernono ormoni. Le cellule gliali nutrono i neuroni. Frequentemente cellule gliali specializzate circondano e isolano assoni e dendriti, facilitando una rapida trasmissione degli impulsi.

Organi e sistemi e apparati organici

Nella maggior parte degli animali, gli organi, costituiti da vari tipi di tessuto, compiono funzioni specifiche. Il cuore dei vertebrati è costituito da tessuto epiteliale, connettivo, muscolare e nervoso, organizzati in una pompa efficiente e durevole. Il tessuto epiteliale tappezza le cavità del cuore e impedisce le perdite, fornendo una superficie liscia e umida su cui il sangue può scorrere. Il tessuto connettivo conferisce al cuore la sua forma e rafforza pareti e valvole. Le cellule del tessuto nervoso governano la contrazione ritmica del muscolo cardiaco. Quindi, il cuore come tutti gli organi, presenta un livello di organizzazione più elevato di quello dei tessuti da cui è costituito e, nessuno di questi può da solo svolgere la funzione propulsiva del cuore.

Nella maggior parte degli animali, organi specializzati, sono ulteriormente organizzati in apparati o sistemi organici. Per esempio la circolazione del sangue non potrebbe avvenire con il solo cuore, ma si ha grazie all'apparato circolatorio (o cardiocircolatorio), costituito da cuore e vasi sanguigni. Per omeostasi si intende la stabilità biochimica di un organismo, determinata da processi che interagiscono con fattori esterni e interni e mantengono un equilibrio funzionale dinamico, che garantisce il successo delle funzioni cellulari e dell'organismo stesso. Tali processi riguardano la composizione e lo scambio di fluidi (escrezione, respirazione, osmoregolazione), temperatura corporea (termoregolazione), pressione dei liquidi circolanti (circolazione), relazioni energetiche (assunzione alimentare, digestione, escrezione, secrezione).

Alimentazione nutrizione e trofismo

Gli organismi, utilizzano due metodi diversi per procurarsi le materie prime per sintetizzare ATP. In base al metodo utilizzato si distinguono:

• Autotrofi; sintetizzano sostanze organiche partendo da sostanze semplici o usando energia ricavata da una fonte esterna (protozoi e piante fotosintetizzanti);
• Eterotrofi; devono procurarsi sostanze organiche già sintetizzate prelevandole dall'ambiente. Sono eterotrofi gli animali e molti protozoi. La maggior parte si alimenta di altri organismi, ingerendo liquidi o particelle alimentari organiche solide (nutrizione olozoica) ma, alcuni, assorbono sostanze nutritive dall'ambiente (nutrizione saprozoica).

L'alimentazione degli animali è caratterizzata da diverse fasi:

• Ricerca dell'alimento; i predatori carnivori come il leone, spendono gran parte dell'energia nella ricerca, inseguimento e cattura; Ma anche animali come i ragni, che lasciano che l'alimento giunga ad essi, devono investire tempo ed energia per tessere ragnatele;
• Ingestione; con la demolizione o degradazione dell'alimento, che viene convertito in unità che possano essere assorbite dalle cellule animali.
• Digestione; in genere le particelle alimentari, vengono degradate con mezzi fisici ed enzimatici, a monosaccaridi, amminoacidi, acidi grassi, che l'animale usa come fonti di energia o come sostanze con cui costruire le proprie molecole;
• Assorbimento; con l'incorporamento delle molecole alimentari digerite, all'interno delle cellule;
• Assimilazione; acquisizione di energia;
• Egestione; eliminazione di sostanze residue e non digeribili tramite feci e egesto.

L'apparato preposto all'alimentazione è quello digerente. È costituito da organi di presa e ingestione e dal canale alimentare con organi e strutture annesse. Un limitato numero di metazoi è privo di apparato digerente; fra questi vi sono i cestodi (tenie) e gli antocefali.

In base al tipo di alimento che ingeriscono, gli animali si dividono in:

• Consumatori di liquidi (succhiatori); si nutrono di liquidi organici (protoplasma, emolinfa, sangue, linfa) che succhiano con lo stiletto (zanzare, acari, nematodi) o lambiscono con i labelli (mosche, api, ecc.). Anche animali senza parti boccali e canale alimentare come i cestoidi possono considerarsi consumatori di liquidi, perché assorbono liquidi ricchi di sostanze nutritive dall'ospite. Gli ematofagi (zanzare, zecche e vampiri) sono spesso provvisti di anticoagulanti che facilitano lo scorrimento del sangue e generalmente sono molto piccoli rispetto all'ospite, potendogli in questo modo risparmiare gravi danni e permettendogli di rimanere disponibile come fonte di alimento. La lampreda marina è un anguilliforme privo di mascelle, con una struttura imbutiforme che circonda la bocca; l'imbuto è tappezzato di circa 250 denti atti a raspare e la bocca è provvista di una lingua simile a una raspa; è usato come ventosa, tenendo fermo il pesce mentre la lingua, agendo come una raspa, pratica un foro nel corpo della vittima; ciò permette di succhiare sangue e liquidi organici e solitamente uccide il pesce. Gli unici mammiferi ematofagi sono i vampiri (Desmodus) in Sud e Centro America; attaccano cavalli e bovini, usando i denti anteriori affilati come coltelli e raggiungendo i vasi sanguigni; sono capaci di ingerire ogni notte una massa di sangue pari al 50% della propria corporea. Gli afidi (pidocchi delle piante) hanno notevoli adattamenti; alcuni hanno parti boccali formanti tubi filiformi affilati (stiletti) che perforano le piante, coadiuvati da un enzima salivare che rende lasse le cellule vegetali; la linfa assunta viene pompata nell'intestino, dove viene concentrata per facilitare l'assorbimento degli amminoacidi; vengono espulsi zuccheri e acqua in eccesso sotto forma di un liquido dolce detto melata;
• Filtratori; animali acquatici che consumano organismi (plancton) e particelle in sospensione (sospensivori); possono essere macrofagi o microfagi (la maggior parte). Filtrano e concentrano l'alimento prelevato dal mezzo liquido, mediante strutture varie (muco, ciglia, flagelli o strutture più robuste come i fanoni nei cetacei). Sfruttano il moto naturale delle acque (anellidi, bivalvi) oppure ne favoriscono un flusso orientato (gamberetti). Esistono organismi sessili (alcuni anellidi, bivalvi) e mobili (gamberetti, cetacei). Fra i filtratori che ricorrono a ciglia e muco per intrappolare particelle alimentari vi sono meduse, coralli, attinie (anemoni di mare), molluschi bivalvi e alcuni echinodermi. I poriferi o spugne usano cellule flagellate con collaretto o coanociti per convogliare l'acqua all'interno e catturare le particelle alimentari. Fra i filtratori macrofagi vi è la balenottera azzurra (Balaenoptera musculus) che si alimenta di crostacei relativamente grandi (krill) che vengono filtrati dalle acque antartiche; la balenottera, non è provvista di denti, ma possiede, ai lati della mascella superiore, una serie di lamine cornee a margini sfrangiati, dette fanoni, che servono alla filtrazione;
• Ingoiatori; ingeriscono le sostanze su cui vivono; ad esempio si alimentano di depositi (detritivori come i lombrichi); ingeriscono l'alimento senza sottoporlo a trattamenti preliminari;
• Masticatori; ingeriscono l'alimento dopo averlo in parte manipolato meccanicamente ed enzimaticamente; alcuni scavano gallerie nel substrato con mandibole, denti, uncini vari (es. le larve endofite di insetti); altre raschiano il substrato (con la radula le chiocciole, limacce e limacelle). La radula è simile a una raspa e si trova immediatamente all'interno della bocca.

La digestione è il processo di trasformazione del cibo, costituito da macromolecole e polimeri, in molecole semplici (monomeri) e ioni; serve a preparare l'alimento all'assorbimento. I tipi di digestione si classificano in base a sede e modalità. In base alla sede si hanno:

• Digestione intracellulare; nei protozoi (Paramecium e Amoeba) mediante endocitosi e grazie all'intervento di vacuoli alimentari specializzati; nei vacuoli possono essere elaborate solo piccolissime quantità di alimento, quindi la digestione è molto lenta. I poriferi (spugne) sono gli unici animali a digestione esclusivamente intracellulare;
• Digestione extracellulare; con canale alimentare a diversa organizzazione, come nei vertebrati e nella maggior parte degli invertebrati;
• Digestione mista.

Le modalità digestive sono:

• Meccanica, con movimenti meccanici che permettono di sminuzzare, triturare, inghiottire, rimescolare e trasportare il cibo. La maggior parte degli animali che ingeriscono alimenti solidi per prima cosa taglia e tritura il cibo con mezzi meccanici, variabili a seconda del tipo di alimento che l'animale ingerisce (mandibole in insetti e crostacei, radule nelle chiocciole, becchi in calamari e polpi, denti e becchi dei vertebrati). Gli uccelli sono privi di denti e deglutiscono l'alimento intero in un'ingluvie (gozzo), lo triturano in un ventriglio (o stomaco trituratore) tappezzato di placche dure; molti uccelli ingoiano sassolini o materiali sabbiosi che quando le pareti del ventriglio si muovono e senza materiale triturante molti uccelli non digeriscono e possono morire per inanizione.
• Chimica, con un insieme di reazioni chimiche che trasformano il cibo in sostanze assimilabili. Le molecole alimentari grandi vengono idrolizzate enzimaticamente e convertite in molecole più piccole;
• Mista.

Il canale alimentare può essere: incompleto, privo di ano ma provvisto di ampie ramificazioni (cnidari, platelminti); completo, con ano ed eventualmente ramificazioni varie. È provvisto di:

• Cavità boccale, spesso con strutture impegnate in ingestione e demolizione preliminare. Alcuni esempi sono l'apparato masticatore nei carnivori e fitofagi; pungente e succhiante in ditteri ematofagi, zecche e afidi; lambente succhiatore nelle mosche;
• Faringe, in genere muscolare (soprattutto in succhiatori e lambenti); negli invertebrati spesso è specializzata nell'aspirare il cibo con una struttura che funziona da pompa (insetti);
• Esofago, canale di transito verso le sezioni posteriori e, talvolta, comprendente regioni morfologiche a funzione specifica;
• Ingluvie (o gozzo); organo sacciforme preposto all'immagazzinamento temporaneo e al primo trattamento dell'alimento (borsa melaria dell'ape, gozzo nei lombrichi);
• Ventriglio (o stomaco trituratore); preposto alla triturazione dell'alimento (in presenza di materiale triturante proprio o improprio) o al suo rimescolamento (stomaco masticatore degli uccelli);
• Stomaco, regione dilatata in cui il cibo viene immagazzinato e digerito. Esistono eventualmente diverticoli e stomaci a funzione specifica (es. ruminanti);
• Intestino, regione tubolare in cui avvengono digestione e assorbimento. Anche qui possono aversi diverticoli e suddivisioni ulteriori;
• Retto, parte terminale dell'intestino in cui si formano le feci prima dell'egestione.

In base alla posizione nella catena trofica, si distinguono diversi livelli trofici:

• I livello trofico (autotrofi o produttori); non sfruttano i composti organici come fonte energetica ma li sintetizzano. Si distinguono fotoautotrofi e chemioautotrofi. I fotoautotrofi usano la luce solare come fonte di energia per respirazione cellulare e sintesi organica; comprendono piante (eccetto Nephentes spp. e Orobanche spp.), protisti (eucarioti del tipo Euglena, alghe verdi, rosse e brune), cianobatteri e batteri. I chemioautotrofi sfruttano i composti inorganici come donatori di elettroni nei processi di ossidoriduzione che avvengono in assenza di luce; comprendono solfobatteri (anaerobi) che sfruttano le emissioni di S;
• II livello trofico (consumatori primari); sono eterotrofi fra cui animali, funghi, molti batteri, molti protisti e alcune piante. Si tratta di animali erbivori e fitofagi con alimentazione esclusiva o mista di organismi autotrofi (es. acari, nematodi, insetti, ovini, caprini, ecc.);
• III livello trofico (consumatori secondari); sono animali zoofagi e carnivori (del primo livello) che si nutrono di erbivori e altri consumatori primari;
• IV livello trofico (consumatori terziari); sono zoofagi e carnivori (del secondo livello) che si nutrono di altri zoofagi e carnivori. Carnivori e zoofagi consumano alimenti più digeribili e con più proteine di quelli consumati dagli erbivori.