LL’’alimentazione deglialimentazione deglianimalianimali

In In questa lezionequesta lezione……((sommariosommario):):

!! autotrofia autotrofia vs. vs. eterotrofiaeterotrofia

!! Tipi e Tipi e modi di alimentazionemodi di alimentazione

!! Principali processi della digestionePrincipali processi della digestione

!! Evoluzione dellEvoluzione dell’’intestino animaleintestino animale

!! Richieste nutrizionali Richieste nutrizionali per la specieper la specieumanaumana

Le rimanenti forme viventi

che dipendono direttamente

o indirettamente dagli

organismi vegetaliGli organismi vegetali

che catturano l’energia

solare

Autotrofia EterotrofiaAutotrofia Eterotrofia

AlimentazioneAlimentazione

Animali: organismi CONSUMATORI

• Gli alimenti forniscono sia le molecole

costitutive che l’energia per i processi di

biosintesi

• Alcune molecole organiche devono

essere necessariamente assunte con gli

alimenti

Vegetali: organismi PRODUTTORI

AlimentazioneAlimentazioneGli animali, in quanto eterotrofi, devono assumere dalmondo esterno le molecole organiche che serviranno peril loro metabolismo e dipendono dai vegetali, che sonocapaci di sintetizzare tali molecole.

Quindi gli animali si devono alimentare.

Il valore in termini di energia che un alimento contienedipende da:

quantità

qualità (composizione percentuale di aa, zuccheri,grassi)

capacità di digestione e assorbimento dell'animale

Pinocitosi

(sostanze liquide)

Fagocitosi

(sostanze solide)

ENDOCITOSI (due tipi)

(da !"#$"# = bere)(da %&'$"# = mangiare)

Alimentazione degli organismi

unicellulari

Modalità di alimentazioneModalità di alimentazione

ERBIVORI

MICROFAGIA

Prede unicellulari

Detrito organico

MACROFAGIA

Prede pluricellulari

Suddivisione in base

alla dimensione delle

prede

Cibo vivo PREDATORI

DETRITIVORI

(LIMIVORI)

CARNIVORIONNIVORI

Cibo morto

PARASSITI

SAPROFITI

Cosa si mangia?Cosa si mangia?Sfruttando diversi tipi di alimenti, glianimali riducono la competizione per lerisorse.

Erbivori, carnivori, onnivori.

Loxodonta africana elefante africano

!!Panthera pardus leopardo

Papio papio babbuino

carnivoro

erbivoro

onnivoro

Come si mangia?Come si mangia?Brucatori (grazers), raschiatori (scrapers), filtratori(filter feeders), cacciatori, consumatori di liquidi, disubstrati, di depositi, parassiti……

radula

fanoni

……Gli attrezzi..Gli attrezzi..

lambente

succhiatore

masticatore

pungitore

Apparato succhiatore delle mosche

Mutazione in un generegolatore: un paio dizampe si formano sullatesta al posto delleantenne (mutazioneAntennapedia)

O ancheO anche……..

Ma perchè tantiMa perchè tantibecchi?becchi?

in base alle modalità di cattura delin base alle modalità di cattura delcibo si possono distinguere:cibo si possono distinguere:

Un poUn po’’ di ordine: di ordine:

!! Erbivori Erbivori ((masticatori masticatori e e succhiatorisucchiatori))

!! Carnivori Carnivori ((raptatoriraptatori))

!! ParassitiParassiti

!! Deposivori Deposivori ((limivorilimivori))

!! FiltratoriFiltratori

!! Erbivori Erbivori ((masticatori masticatori e e succhiatorisucchiatori))

!! Predatori attivi Predatori attivi ((cattura di predecattura di prede))–– Mangiano una preda intera Mangiano una preda intera o o parte di questaparte di questa. . EnzimiEnzimi

proteolitici digestivi generalmente abbondantiproteolitici digestivi generalmente abbondanti

!! Deposivori Deposivori ((limivorilimivori))–– Ingeriscono grandi quantità di sedimento Ingeriscono grandi quantità di sedimento per per trattenere iltrattenere il

detrito organico che aderisce detrito organico che aderisce al al sedimentosedimento..

–– EsempiEsempi: : lombrichilombrichi, , alcuni molluschialcuni molluschi, , alcuni echinodermialcuni echinodermi

FiltrazioneFiltrazione

SOSPENSIVORI (FILTRATORI)

Filtrazione ATTIVA

flagelli

muco-ciliare

setoleEs.: cozze e vongole

(es.: spugne)

(crostacei)

1

2

3

RaccogliereRaccogliere……. dall. dall’’acquaacqua

http://biodb.biology.ualberta.ca/multimedia/zoology/

SeaSquirt.html

http://biodb.biology.ualberta.ca/multimedia/zoology/

NewClam.html

Stolonica socialis

Tridacna gigas

Bivalvi sospensivori

Tunicati

!! Sospensivori Sospensivori (o (o filtratorifiltratori))

Rotifera

Filtrazione Filtrazione ““passivapassiva”…”…. (o predatori in. (o predatori inattesaattesa……? )? )

Cnidari

Parassiti Parassiti ((alimentazione alimentazione per per assorbimentoassorbimento))

8,8 m !!

Le fasi dellLe fasi dell’’alimentazione neglialimentazione negli

organismi pluricellulariorganismi pluricellulari

Assunzione (ingestione) Bocca

Digestione (intra- o esocellulare) Stomaco

Assorbimento (assimilazione) Intestino

Eliminazione Ano

Materiale non digerito,non assimilato

Sistema circolatorio

Organi, tessuti, cellule

(trasporto)

Evoluzione Evoluzione deldelcanale alimentarecanale alimentare

degli animalidegli animali

Evoluzione Evoluzione del del canale alimentarecanale alimentare

!! ProtozoiProtozoi -- Manca Manca la la boccabocca

–– Il Il cibo cibo è è ingerito ingerito per per fagocitosi fagocitosi vacuolo alimentarevacuolo alimentaredigestione intracellulare digestione intracellulare e e distribuzione dei nutrienti distribuzione dei nutrienti perperdiffusionediffusione

Nei ciliati esiste un’

area specializzata

(citofaringe o

citostoma) per la

cattura del cibo per

endocitosi ed una per

l’eliminazione per

esocitosi (poro anale)

Nei vacuoli fagocitari avviene la digestione

poro analecitofaringe

!! Cnidari Cnidari e e PlatelmintiPlatelmintiEE’’ presente presente la la boccabocca

!! Canale digestivoCanale digestivoincompletoincompleto

–– (Solo (Solo bocca bocca e e cavitàcavitàdigerentedigerente; ; manca lmanca l’’anoano))

Evoluzione dellEvoluzione dell’’intestinointestino

Ad eccezione di spugne, cnidari e

platelminti (i phyla più ancestrali),

tutti i gli altri Metazoi hanno un

intestino tubulare con due

aperture (boccale ed anale)

Tra bocca e ano si differenziano

strutture specializzate per la

digestione ed assorbimento

che variano da specie a specie

Dal senso unico alternatoDal senso unico alternatoal senso unico obbligatoal senso unico obbligato

La cavità gastrovascolare è a fondo cieco. Quindi obbligal’animale ad alimentarsi solo dopo aver totalmente digeritoed eliminato quanto mangiato al pasto precedente.

Il tubo digerente rettilineo ha una entrata ed una uscita.Perciò l’alimentazione può essere più frequente e,nell’unità di tempo, la quantità di nutrienti diventamaggiore.

!! Canale digerente completoCanale digerente completo

– Processamentoprogressivo del cibo

– Specializzazione di aree

– Cellule secretricinell’epitelio intestinale oghiandole secretrici chesi riversano nell’intestino

Evoluzione Evoluzione delldell’’ intestino intestino

Ampliamento superfici di assorbimento

Digestione Digestione e e assimilazioneassimilazione

Fase 1 –Digestione extracellulare

!! frammentazioneframmentazione ((di proteinedi proteine, , carboidraticarboidrati, e, egrassigrassi) per mezzo ) per mezzo didi::

a)a) idrolisi idrolisi –– molecole di molecole di HH220 0 vengono aggiunte allavengono aggiunte allamolecola molecola in via in via di frammentazionedi frammentazione

b) b) ll’’azione di enzimi specificiazione di enzimi specifici

La digestione può avvenire dentro le cellule (intracellulare) onella cavità del canale digerente (extracellulare).

Fase 2 –Digestione intracellulare

La frazione idrolizzata degli alimenti (per lo piùmolecole semplici, monomeri) viene assorbita dallepareti del tubo digerente (nell’uomo soprattuttodall’intestino tenue) e trasferita nel sistemacircolatorio.

Da qui viene trasportata in tutte le parti del corpoper essere usata. Le cellule compiono la fasefinale di demolizione delle molecole.

La digestione può avvenire dentro le cellule (intracellulare) onella cavità del canale digerente (extracellulare).

Importanza degli enzimiImportanza degli enzimi

!! Agiscono Agiscono come come catalizzatori biologicicatalizzatori biologici –– abbassandoabbassandoll’’energia di attivazione necessaria energia di attivazione necessaria per far per far avvenire unaavvenire unareazionereazione

!! Lavorano meglio Lavorano meglio in zone con in zone con pH pH specificispecifici , a, atemperatura corporea ottimaletemperatura corporea ottimale e e quando lquando l’’enzima enzima èèconcentratoconcentrato..

!! Tipicamente composti da Tipicamente composti da proteineproteine

!! I I substrati su substrati su cui cui agiscono sono molto specificiagiscono sono molto specifici

!! Maggiore Maggiore è laè la superficie della molecola che deve essere superficie della molecola che deve essereidrolizzata maggiore idrolizzata maggiore è è ll’’efficacia di efficacia di un un enzima specificoenzima specifico..

Gli enzimi abbassano l’energia di reazione

Energia di attivazione richiesta in

assenza di enzima

Energia di attivazione richiesta

in presenza di enzima

Energia netta

rilasciata con la

reazione

Prodotti della reazione

Svolgimento della reazione nel tempo

Energ

ia p

ote

nzia

le d

elle

mole

cole

Enzymes Work Within Specific ph RangesGli enzimi lavorano nell’ambito di pH specifici

Importanza dei processiImportanza dei processifisici nella digestionefisici nella digestione

Masticazione Masticazione ((boccabocca) e) emescolamento mescolamento ((stomacostomaco) ) aumentanoaumentanola la superficie delle particelle di cibo superficie delle particelle di cibo inin

contatto contatto con con gli enzimigli enzimi

Importanza dei processiImportanza dei processifisici nella digestionefisici nella digestione

Esofago

Sfintere esofageo

Lo stomaco

Sfintere pilorico

Duodeno

pH 1

Intestino tenue

I ruminantiI ruminantiTra i mammiferi erbivori, i ruminanti sono

dotati di uno stomaco complesso composto

di quattro camere.

1 - Il cibo viene masticato rapidamente,

inghiottito e immagazzinato in una prima

cavità, chiamata rumine.

2 - Quindi passa attraverso il reticolo dove

viene ridotto in poltiglia e ritorna alla bocca

per una lunga e lenta masticazione.

3 - A questo punto, il cibo viene deglutito

nuovamente e passa attraverso l'omaso e

l'abomaso, nei quali agiscono i succhi

gastrici, per poi finire nell'intestino.

Anche la dentatura dei ruminanti è

predisposta a brucare l'erba e a ruminare:

gli incisivi e i canini superiori sono sostituiti

da un rivestimento corneo in

corrispondenza con i denti dell'arcata

inferiore.

Sono ruminanti gli ovini, i bovini, la giraffa

e il cammello

Diete Diete e e intestiniintestini....Erbivoro non

ruminante

Erbivoro

ruminante

Carnivoro

! Intestino tenue (smallintestine) - più lungo epiù stretto (6 mnell’uomo).Nei mammiferi suddiviso in duodeno,

digiuno, ileo. completamento della

digestione, assorbimento.

! Intestino crasso (largeintestine) o intestinoposteriore - più corto epiù largo (ca. 1.5 mnell’uomo). Nei mammiferisuddiviso in cieco, colon, retto.Funzione: riassorbimento acqua, sodio,

Ruolo dellRuolo dell’’intestino tenueintestino tenue::assorbimento attraverso assorbimento attraverso i i villivilli

Ruolo dellRuolo dell’’intestino crassointestino crasso::riassorbimento di acqua riassorbimento di acqua e e sodiosodio

SimbiosiSimbiosi(microflora commensale)(microflora commensale)

Da 300 a 500 specie diverse(Soprattutto nel colon)

Funzione metabolica

Funzione trofica

Funzione protettiva

Bocca

- pH poco sopra 7

- Lievemente alcalino Stomaco

- pH fra 1.6 – 2.4

- Fortemente Acido

Intestino tenue

- circa 7.5

- Alcalino

Probiotici Probiotici - - prebioticiprebiotici

SfinteriSfinteri

!! Composti da muscoli circolari Composti da muscoli circolari in in anellianelli

!! Mediante Mediante la la loro contrazioneloro contrazione, , il cibo il cibo èèseparato separato in in diversi compartidiversi comparti

La La peristalsiperistalsi

((contrazione metacronalecontrazione metacronale))

"" Spinge Spinge in in avanti il avanti il bolobolo

alimentarealimentare

"" Contrazione alternata di Contrazione alternata di

muscoli circolari muscoli circolari e e longitudinalilongitudinali

"" Muscolatura di tipo liscio Muscolatura di tipo liscio

((contrazione involontariacontrazione involontaria))

Idrolisi delle macromolecoleIdrolisi delle macromolecolenei prodotti terminalinei prodotti terminali

Idrolisi di un carboidrato complesso

Carboidrati complessi

Bocca

Polisaccaridi

Amilasi salivari

Polisaccaridi più piccoli

Disaccaridi

Monosaccaridi

Stomaco

Intestino tenue

Carboidrasi

Idrolidi di proteine

Carboidrati complessi

Bocca

Polisaccaridi

Amilasi salivari

Polisaccaridi più piccoli

Disaccaridi

Monosaccaridi

Stomaco

Intestino tenue

Carboidrasi

Proteine

Proteine

Pepsina

Piccoli polipeptidi

Peptidi

Tripsina,

chimotripsina

Peptidi più piccoli

Peptidasi

Aminoacidi

Idrolisi di grassi

Carboidrati complessi

Bocca

Polisaccaridi

Amilasi salivari

Polisaccaridi più piccoli

Disaccaridi

Monosaccaridi

Stomaco

Intestino tenue

Carboidrasi

Proteine

Proteine

Pepsina

Piccoli polipeptidi

Peptidi

Peptidi più piccoli

Peptidasi

Aminoacidi

Tripsina,

chimo-

tripsina

Globuli lipidici

Bile

Globuli lipidici

emulsionati

lipasi

Monogliceridi,

acidi grassi

Grassi

Idrolisi di acidi nucleici

Carboidrati complessi

Bocca

Polisaccaridi

Amilasi salivari

Polisaccaridi più piccoli

Disaccaridi

Monosaccaridi

Stomaco

Intestino tenue

Carboidrasi

Proteine

Proteine

Pepsina

Piccoli polipeptidi

Peptidi

Peptidi più piccoli

Peptidasi

Aminoacidi

Tripsina,

chimo-

tripsina

Globuli lipidici

Bile

Globuli lipidici

emulsionati

lipasi

Monogliceridi,

acidi grassi

Grassi Acidi nucleici

DNA, RNA

nucleotidi

Basi azotate, zuccheri,

fosfato

Nucleasi

Nucleosidasi

NutrizioneNutrizione

Alcune molecole organiche devono

essere necessariamente assunte

con gli alimenti

Quali sono Quali sono le le richieste nutrizionalirichieste nutrizionaliper la specie per la specie umana umana ??

Richieste nutrizione umanaRichieste nutrizione umana

!! AminoacidiAminoacidi

–– Essenziali Essenziali / Non / Non EssenzialiEssenziali

!! VitamineVitamine

–– Idrosolubili Idrosolubili / / LiposolubiliLiposolubili

!! MineraliMinerali

–– Principali Principali / in/ in Traccia Traccia

!! Acidi GrassiAcidi Grassi

!! CarboidratiCarboidrati

AminoacidiAminoacidi

!! EssenzialiEssenziali

– Necessari per la normale crescita e per ilmantenimento e devono essere introdotti conla dieta. Non possono essere sintetizzati nelcorpo.

!! Non Non essenzialiessenziali

– Tutti gli aminoacidi che possono esseresintetizzati nel corpo..

VitamineVitamine

!! IdrosolubiliIdrosolubili

–– EsempiEsempi: : complesso complesso B e B e vitamina vitamina CC

–– Le Le quantità quantità in in eccesso vengono eccesso vengono eliminate con le urine.eliminate con le urine.

!! LiposolubiliLiposolubili

–– EsempiEsempi: : Vitamina Vitamina A, D, E, e KA, D, E, e K

–– Le Le quantità quantità in in eccesso sono potenzialmente dannoseeccesso sono potenzialmente dannoseperché possono accumularsi nel tessuto adiposoperché possono accumularsi nel tessuto adiposo..

MineraliMinerali

!! Principali MineraliPrincipali Minerali–– EsempiEsempi: : CalcioCalcio, , FosforoFosforo, Zolfo, , Zolfo, PotassioPotassio, , CloroCloro, , SodioSodio,,

MagnesioMagnesio

!! Minerali Minerali in in tracciatraccia–– EsempiEsempi: Ferro , : Ferro , IodioIodio, , FluoroFluoro, , ZincoZinco, , RameRame, , SilicioSilicio,,

eccecc..

Acidi Grassi Acidi Grassi e e CarboidratiCarboidrati

!! Carboidrati Carboidrati e e grassi forniscono energiagrassi forniscono energia

!! Almeno Almeno 3 3 acidi grassi sono essenziali acidi grassi sono essenziali perperll’’uomouomo::

–– ArachidonicoArachidonico

–– LinoleicoLinoleico

–– LinolenicoLinolenico

La piramide alimentare

cereali

legumi