BIOLOGIA

ACIDITÀ E BASICITÀ DELL’APPARATO DIGERENTE

All’interno dello stomaco sono presenti i succhi gastrici, che hanno un pH molto basso (circa 1,5–2,5), quindi sono fortemente acidi. Questa forte acidità è fondamentale perché nello stomaco avviene la digestione chimica, che è resa possibile dagli enzimi, cioè proteine che permettono lo svolgimento di specifiche reazioni chimiche.

Il succo gastrico è composto da enzimi, acido cloridrico e ormoni. Gli ormoni hanno il compito di regolare le funzioni dello stomaco: vengono prodotti e poi trasportati dal sangue fino agli organi bersaglio, in modo che ogni organo possa svolgere correttamente la propria funzione.

La digestione è l’insieme dei processi meccanici e chimici che trasformano gli alimenti ingeriti in sostanze semplici, che possono essere assorbite dall’organismo. Questo processo avviene in tre fasi principali. La prima è la demolizione, che consiste in una degradazione meccanica del cibo che avviene nella bocca grazie ai denti e alla lingua. La seconda è l’assorbimento, che nei tuoi appunti è indicato come la degradazione chimica che avviene nello stomaco. Infine c’è l’eliminazione, cioè l’espulsione dei rifiuti che il corpo non utilizza.

Lo stomaco è collegato all’esofago tramite una valvola chiamata cardias e all’intestino tramite un’altra valvola chiamata piloro. Queste due valvole regolano il passaggio del cibo: quando entra nello stomaco si chiama bolo, mentre quando esce prende il nome di chimo. Se il cardias non funziona correttamente, si verifica il reflusso esofageo, cioè la risalita del contenuto dello stomaco verso l’esofago.

Dal punto di vista strutturale, lo stomaco è formato esternamente da strati di muscoli involontari, mentre internamente presenta delle fossette gastriche. All’interno di queste fossette si trovano diversi tipi di cellule con funzioni specifiche. Le cellule parietali producono acido cloridrico e muco: il muco è importante perché protegge la parete dello stomaco dall’azione corrosiva degli acidi. Le cellule principali, invece, producono pepsinogeno, che è un enzima inattivo. Quando il pepsinogeno entra in contatto con il cibo, si trasforma in pepsina, che è la forma attiva e ha il compito di digerire soprattutto le proteine; inoltre svolge anche un’azione antibatterica.

Un ruolo importante è svolto anche dagli ormoni: in particolare la gastrina, che viene prodotta quando si mangia e stimola la produzione del succo gastrico.

Dopo che lo stomaco ha completato la digestione, è necessario neutralizzare l’acidità dei succhi gastrici. Questo avviene grazie ai succhi pancreatici, prodotti dal pancreas, che hanno un pH elevato e quindi sono basici. Questi succhi contengono bicarbonato, una sostanza che permette di ridurre l’acidità.

I succhi pancreatici arrivano all’intestino attraverso il coledoco e si mescolano con il chimo nel duodeno, che è la prima parte dell’intestino tenue. Qui avviene la neutralizzazione dell’acidità, permettendo così la prosecuzione della digestione in un ambiente meno aggressivo.

I TESSUTI

Le cellule si comportano come esseri viventi solo quando possiedono sia RNA che DNA. Un esempio sono i virus, che non sono considerati esseri viventi perché possiedono o RNA oppure DNA e sono parassiti obbligati, cioè possono vivere solo sfruttando altre cellule.

Gli organismi unicellulari, come i batteri, sono cellule procariote: questo significa che non hanno un vero e proprio nucleo che contenga il DNA, ma nonostante ciò sono comunque esseri viventi.

Un tessuto è un insieme di cellule simili tra loro che svolgono la stessa funzione. All’interno di un tessuto, però, alcune cellule possono specializzarsi in funzioni di supporto a quella principale. Per esempio, nel tessuto epiteliale ci sono cellule ghiandolari che producono e secernono sostanze come il sudore.

Un organo è formato da più tessuti diversi che collaborano tra loro per svolgere una funzione specifica. Più organi insieme formano un apparato o un sistema, cioè un insieme di organi che lavorano coordinati per raggiungere un obiettivo comune.

Dal punto di vista dello sviluppo, tutto ha origine dall’unione tra uno spermatozoo e una cellula uovo, da cui si forma lo zigote. Lo zigote è una cellula diploide, cioè contiene due serie di cromosomi, ed è totipotente: questo significa che può dare origine a qualsiasi tipo di cellula, tessuto o organo.

Lo zigote inizia poi a dividersi. Quando si formano le prime 8 cellule, queste diventano pluripotenti: sono ancora in grado di dare origine a diversi tipi di tessuti, ma iniziano a essere più specializzate rispetto allo zigote. Con il proseguire delle divisioni, le cellule si differenziano sempre di più, fino a diventare unipotenti, cioè specializzate in una sola funzione.

Dopo circa due settimane di sviluppo embrionale si forma la gastrula, una struttura composta da tre foglietti embrionali: ectoderma, mesoderma ed endoderma. L’ectoderma darà origine alla pelle e al sistema nervoso, il mesoderma formerà strutture come muscoli e scheletro, mentre l’endoderma darà origine a organi interni come fegato, pancreas e ghiandole. Le cellule di questi foglietti sono multipotenti, cioè possono ancora differenziarsi in più tipi cellulari, ma in modo più limitato.

Per quanto riguarda i tessuti, uno dei principali è il tessuto epiteliale, che riveste la pelle e le mucose e ha funzione di protezione e interazione con l’ambiente. Le cellule che lo compongono possono avere forme diverse e organizzarsi in vari strati. Può essere monostratificato, cioè formato da un solo strato di cellule, pluristratificato, formato da più strati, oppure pseudostratificato, che sembra formato da più strati ma in realtà è uno solo.

La struttura del tessuto epiteliale dipende dalla sua funzione. Ad esempio, negli alveoli polmonari, dove avvengono gli scambi gassosi, il tessuto è monostratificato e molto sottile per facilitare gli scambi. Al contrario, la pelle è un esempio di tessuto epiteliale pluristratificato, perché deve proteggere il corpo. Anche il peritoneo e i capillari sono costituiti da tessuto monostratificato.

Sotto il tessuto epiteliale è sempre presente uno strato di tessuto connettivo, che ha la funzione di nutrirlo. Spesso sul tessuto epiteliale si trovano anche muco e ciglia, che svolgono una funzione protettiva. Nell’intestino, in particolare, queste strutture aumentano la capacità di assorbimento.

Un esempio particolare è il tessuto epiteliale della vescica, che è pluristratificato ma ha la capacità di dilatarsi e restringersi, adattandosi alla quantità di urina presente

All’interno del tessuto epiteliale sono presenti delle ghiandole che hanno la funzione di secernere diverse sostanze. Queste ghiandole si distinguono in esocrine ed endocrine. Le ghiandole esocrine secernono le loro sostanze verso l’esterno del corpo oppure in cavità che comunicano con l’esterno; esempi sono le ghiandole salivari, sudoripare e lacrimali. Le ghiandole endocrine, invece, producono ormoni, che vengono trasportati attraverso il sangue fino agli organi bersaglio, dove svolgono la loro funzione. Un esempio è il pancreas: una parte di esso funziona come ghiandola endocrina producendo insulina e glucagone, mentre un’altra parte è esocrina e produce il succo pancreatico.

Un altro tipo fondamentale di tessuto è il tessuto connettivo, che comprende il tessuto osseo, il tessuto adiposo, la cartilagine e il sangue. Questo tessuto svolge diverse funzioni: sostiene e protegge il corpo, collega tra loro le varie parti dell’organismo e riempie gli spazi interni. Ad esempio, il tessuto adiposo (grasso) ha una funzione di regolazione della temperatura corporea, mentre il sangue ha una funzione di trasporto di sostanze.

Il tessuto connettivo è formato da cellule immerse in una matrice extracellulare. Questa matrice circonda e protegge le cellule ed è composta in gran parte da sostanze zuccherine e proteine, la cui quantità varia a seconda del tipo di tessuto. Le proteine presenti nella matrice funzionano come una sorta di “collante” che tiene unite le cellule e le fibre. Nei tessuti più duri, come quello osseo, la matrice è molto abbondante e conferisce rigidità.

Il tessuto muscolare ha invece la funzione di contrarsi, permettendo il movimento del corpo e il funzionamento degli organi. Esistono diversi tipi di tessuto muscolare. Il muscolo liscio è involontario e si trova negli organi della cavità addominale. Il muscolo striato scheletrico è volontario e permette i movimenti del corpo. Il muscolo cardiaco, che forma il cuore, è un caso particolare perché è striato ma involontario.

Infine, il tessuto nervoso ha la funzione di trasmettere informazioni in tutto il corpo. È formato principalmente dai neuroni, che ricevono stimoli e li trasmettono sotto forma di segnali. I neuroni raccolgono informazioni attraverso le fibre nervose distribuite nel corpo. Ogni neurone è composto da un corpo cellulare e da prolungamenti, cioè dei filamenti che permettono la comunicazione con altre cellule.

OMEOSTASI

L’omeostasi è l’insieme dei processi che permettono al nostro corpo di mantenere i parametri interni entro un intervallo ottimale. Questo è fondamentale perché le cellule possano funzionare correttamente. Ad esempio, nei mammiferi, che sono animali omeotermi, la temperatura corporea deve rimanere entro un certo range stabile. Lo stesso vale per il pH del sangue, che si mantiene tra circa 7,35 e 7,45.

L’omeostasi garantisce quindi condizioni di stabilità indispensabili per il corretto funzionamento cellulare. Questi processi sono regolati dal sistema nervoso e dal sistema endocrino, che lavorano insieme per controllare e mantenere i parametri corretti. Il sistema nervoso coordina le risposte e, attraverso segnali come gli ormoni, permette agli organi di intervenire quando necessario.

Un esempio importante di omeostasi è la termoregolazione. I recettori presenti sulla pelle percepiscono le variazioni di temperatura e inviano segnali al sistema nervoso centrale quando la temperatura corporea supera o scende sotto il range ideale. Questi segnali vengono elaborati e portano all’attivazione di risposte da parte degli organi. Quando fa troppo caldo, una delle prime reazioni è la sudorazione; inoltre i vasi sanguigni si dilatano per disperdere il calore. Al contrario, quando fa freddo, il corpo attiva meccanismi opposti per conservare il calore.

Un altro esempio di omeostasi riguarda la regolazione della concentrazione di glucosio nel sangue. Il pancreas è un organo sia esocrino, perché produce il succo pancreatico, sia endocrino, perché produce ormoni come insulina e glucagone. Questi due ormoni regolano il livello di glucosio nel sangue, che deve rimanere entro un certo intervallo. Quando il glucosio è troppo alto, il pancreas produce insulina, che permette alle cellule di assorbire il glucosio in eccesso oppure al fegato di trasformarlo in glicogeno per conservarlo. Quando invece il livello di glucosio è troppo basso, il pancreas produce glucagone, che stimola il fegato a rilasciare glucosio nel sangue.

Il mantenimento dell’omeostasi è possibile grazie ai sistemi di feedback, cioè meccanismi di controllo. Un sistema di feedback è formato da tre componenti principali: un recettore, che rileva i cambiamenti di una condizione; un centro di controllo, che analizza l’informazione ricevuta e invia dei comandi; e un effettore, cioè la struttura che mette in atto la risposta per riportare il parametro ai valori normali.

Il feedback può essere negativo o positivo. È negativo quando il sistema si oppone al cambiamento e riporta la situazione alla normalità, come nel caso della regolazione della temperatura o della pressione sanguigna. È positivo quando invece il sistema amplifica il cambiamento, come accade durante il travaglio e il parto.

Oltre a questi esiste anche il meccanismo di feed-forward, in cui il corpo anticipa ciò che accadrà e si prepara in anticipo a una situazione futura; questo tipo di risposta parte dal sistema nervoso.

Quando l’omeostasi non viene mantenuta correttamente, si possono verificare degli squilibri. Questi possono causare un disturbo, cioè un’alterazione di una struttura o funzione, oppure una malattia, se il problema diventa cronico. Un esempio è il diabete: nel diabete mellito di tipo 1, che è di origine genetica, il pancreas non produce insulina; nel diabete mellito di tipo 2, invece, l’insulina viene prodotta ma le cellule non la riconoscono correttamente, quindi non riescono a utilizzarla in modo efficace.

LA DIGESTIONE

L’apparato digerente ha la funzione di trasformare il cibo in sostanze assimilabili dall’organismo attraverso processi sia chimici che meccanici. La digestione si divide in tre fasi principali: demolizione, assorbimento ed eliminazione.

Nella bocca inizia la demolizione, che è sia meccanica, grazie all’azione dei denti, sia chimica, grazie alla saliva. La saliva contiene amilasi, un enzima che inizia la digestione dei carboidrati, in particolare dell’amido. La saliva è prodotta dalle ghiandole esocrine presenti nella bocca.

I carboidrati si distinguono in zuccheri complessi (polisaccaridi, come l’amido), disaccaridi (come il saccarosio e il lattosio) e zuccheri semplici (monosaccaridi, come glucosio e fruttosio). Le proteine sono formate da amminoacidi, mentre i grassi (lipidi) comprendono trigliceridi e fosfolipidi, che fanno parte delle membrane cellulari. Durante la digestione, il corpo cerca di scomporre gli alimenti in queste molecole più semplici.

Dalla bocca il cibo passa nella faringe, un organo in comune tra apparato digerente e respiratorio. Qui si trova l’epiglottide, una struttura cartilaginea che regola il passaggio del cibo verso l’esofago e dell’aria verso la trachea. L’esofago è formato da diversi strati, tra cui uno muscolare, e permette il passaggio del cibo grazie alla peristalsi, cioè movimenti involontari di contrazione che spingono il bolo verso lo stomaco.

Lo stomaco è una sacca che contiene acido cloridrico, che ha funzione di disinfettare il cibo e continuare la digestione chimica. Le cellule dello stomaco producono anche muco, che protegge le pareti dall’azione corrosiva degli acidi. Un ormone importante è la gastrina, che stimola la produzione dei succhi gastrici. Inoltre viene prodotta la pepsina, un enzima che digerisce principalmente le proteine. Alla fine della digestione nello stomaco, il bolo diventa chimo, una sostanza più liquida.

Il chimo passa poi nell’intestino, che si divide in intestino tenue e intestino crasso. Nell’intestino tenue continua la digestione e avviene l’assorbimento delle sostanze nutritive. Nel duodeno, che è la prima parte dell’intestino tenue, il chimo acido si mescola con i succhi pancreatici, che sono basici e neutralizzano l’acidità.

Il pancreas produce diversi enzimi digestivi, tra cui amilasi (per i carboidrati), lipasi (per i grassi), tripsina e chimotripsina (per le proteine) e nucleasi (per gli acidi nucleici). Il fegato produce la bile, che viene immagazzinata nella cistifellea e serve a emulsionare i grassi, rendendoli più facili da digerire.

Il fegato svolge anche molte altre funzioni importanti: accumula glucosio sotto forma di glicogeno, immagazzina grassi, sintetizza e demolisce molecole energetiche come l’ATP e immagazzina sostanze che possono essere utili o dannose per l’organismo.

L’intestino tenue ha una struttura adatta all’assorbimento: è rivestito da villi intestinali, che aumentano la superficie disponibile. All’interno dei villi ci sono capillari, attraverso cui le sostanze nutritive passano nel sangue. Sono presenti anche i microvilli, che aumentano ulteriormente la superficie.

L’intestino crasso ha invece la funzione principale di eliminazione. Qui vengono riassorbiti acqua e sali minerali, rendendo le feci più solide. Inoltre è presente la flora intestinale, composta da batteri che aiutano a degradare alcune sostanze e producono vitamine utili per l’organismo