Sistemi anatomici

S. digerenteS. nervoso S. riproduttore

S. circolatorioS. secretore

S. escretorio

I N S E T T I

Sistema muscolare

• Muscoli splancnici o viscerali a fibra liscia (app. digerente, cuore ecc.);

• Muscoli scheletrici o somatici a miofibrilla striata

Sistema muscolare

La grande superficie interna dell’esoscheletro consente

l’attacco di muscoli scheletrici in numero decisamente superiore di quelli che possono inserirsi sull’impalcatura scheletrica dei Vertebrati.

Detti muscoli sono collegati a molti apodemi, fragmi efurche, al tentorio o direttamente sulle superfici interne del tegumento.

Gli organi interni sono rivestiti da muscolatura viscerale.

I muscoli degli insetti sono quasi tutti del tipo striato.

Gli elementi strutturali sono le miofibrille longitudinali.

Muscolaturascheletrica

scleriti

tonofibrille

muscolo

cuticola

epidermide

Membrana basale

I muscoli scheletrici si possono classificare siarispetto ai movimenti che consentono di fare cherispetto alle varie parti del corpo che mettono in connessione.

Esempi di muscoli scheletrici

Sistema nervoso degli insetti

Viscerale Centrale Periferico

La trasmissione nervosa

Trasmissione elettrica (differenza di potenziale)

Trasmissione chimica (mediatori chimici)

Acetilcolina

Adrenalina

Acido γ-amino-butirrico

sinapsi

Colinesterasi (enzima)

La cellula nervosa o neurone e la sua struttura.

Negli insetti si riconoscono 3 tipi principali di neuroni:

Sensoriali (bipolari o centripeti)

Associativi (multipolari o interneuroni)

Motori (unipolari o centrifughi)

Sistema nervoso degli insetti

La trasmissione nervosa

Stimolo esterno

Stato diallarme

Reazione

(agli altri gangli)

muscolo(agli altri gangli)

cuticola

Sistema nervoso centrale

La catena gangliare

Evoluzione

SISTEMA NERVOSO CENTRALE

Cerebro GnatocerebroCatena

gaglionare ventrale

Protocerebro

Deutocerebr

o

Tritocereb

ro

•Lobi ottici

•Cel. neuricrine

•centri olfattivi (antenne)

•Apparati boccali

•Zampe e ali

•App genitale

Sistema nervoso centrale

Sistema nervoso centrale

Versione semplificata

protocerebro deutocerebro

tritocerebro

cingoloperiesofageo

gangliosottoesofageo

gangliosottoesofageo

cerebroghiandole endocrine retrocerebrali

Sensilli meccanorecettoriTattili (diffusi in tutto il tegumento soprattutto antenne)

Uditivi o setole uditivefonorecettori cordotonali

timpani

Sensilli termorecettori e igrorecettori

Gli organi di senso

organizzazione

4 = cellula a cappuccio/ membranogena5 = cellula tricogena o avvolgente6 = cellule (neurone) sensoriali

Gli organi di senso

Sensilli chemiorecettori

Sensillo multiporosoolfattivo

Sensillo multiporosogustativa

Apparato boccale :• labro;• mascelle ;• palpi

Antenne

Gli organi di senso

Sensilli chemiorecettori s. basiconici

s. placoidei

s. celoconici

Sensillo multiporosoolfattivo

Sensilli a funzione gustativa e olfattiva

Gli organi di sensoSensilli fotorecettori

L’occhio composto

Gli stemmata & gli ocelli

(= otto c. nervose)

rabdoma

ommatidio

Capo di libellula

L’occhio composto

= corneola

= cono cristallino

= membrana basale deltegumento

Formazione dell’immagineapposizione sovrapposizione

Gli stemmata: sulle larve degli insetti, ai lati del capo.

Funzione e struttura degli ommatidi.

Gli ocelli: disposti a triangolo sul vertice del capo;struttura semplificata (senza cristallino e solo 2-4 cellule retiniche), sensibili alla luce polarizzata e variazioni di luminosità giornaliere.

triangoloocellare

stemmata

• Aspetto tubulare, suddiviso in 3 sezioni

–anteriore (stomodeo), medio (mesentere) e posteriore (proctodeo)

– Valvole separatrici tra le sezioni•V. cardiaca tra intestino anteriore e medio•V. pilorica tra intestino medio e posteriore

– Il cibo procede in genere in linea retta•Numerose eccezioni, con rigurgiti da ciechi gastrici

Sistema digerente

Sistema digerenteMorfologia

Stomodeo

Proctodeo

Mesentere

ghiandole salivari

ghiandole salivari

•Lume intestinale rivestito dall’intima

• Strato epiteliale monocellulare+ Strato muscolare (muscoli longitudinali e circolari)+ Lamina basale che racchiude il tutto

• Origine embrionale differente– ectodermica: medio e posteriore– endodermica: mesentere

N.B.: i tratti anteriore e posteriore rivestiti da intima impermeabile che preclude qualsiasi assorbimento o digestione. Importante funzione di protezione.

Sistema digerente

S t o m o d e o

faringe

ingluvie

M e s e n t e r e

L’assorbimento del cibo ha luogo nel mesentere. Il lume intestinale è “rivestito” dalla matrice peritrofica, prodotta dalle cellule epiteliali e destinata ad avvolgere e filtrare il bolo alimentare, sottoposto all’azione degli enzimi digestivi.

microvilli

cripta

cellule epiteliali

fase secernenteMP

Il passaggio attraverso lo stomodeo “condisce” il materiale vegetale di enzimi e quello solido viene ulteriormente triturato.

Strati muscolari

Sezione della parte del mesentere

Notare la presenza di uno strato acellulare simil membranaceo a funzione digestiva e protettiva.

Esso è indicato come matrice peritrofica (MP) e serve a circondare il bolo alimentare dal ventricolo fino all’intestino posteriore.

Intima e MP costituite da una matrice di proteine di vario tipo+ mucopolisaccaridi acidi in cui è immersa una rete di chitina, spesso organizzata in una griglia ordinata di microfibrille.

Caratteristiche del mesentere

Il risultato è una struttura reticolare, spessa almeno 10 volte le membrane cellulari epiteliali sottostanti, con la chitina che funge da setaccio (porosità 4-10 nm) che fa passare sostanze selezionate per dimensione.

Cellula epiteliale del mesentere

Presenza di microvilli sulla superficie esposta nel lume intestinale

Ampia superficie per la secrezione e successivo assorbimento

Polimeri di chitina sintetizzati nell’epitelio mesointestinale

Caratteristiche:

Valvola pilorica

Valvola cardiaca

MesentereCieco gastrico

Cibo & suo movimento

Il cibo nel mesentere• Il cibo che entra nel mesentere viene racchiuso dalla matrice peritrofica

– Il lume del mesentere viene suddiviso dalla MP in uno spazio ectoperitrofico (tra MP ed epitelio) ed uno spazio endoperitrofico

Membrana peritroficaMembrana peritrofica

Membrana Membrana peritroficaperitrofica

TM

• Enzimi digestivi secreti dall’epitelio entrano nello spazio endoperitrofico– Idrolisi dei polimeri in monomeri

– Monomeri attraversano la MP e vengono assorbite dall’epitelio

• Si creano correnti dovuti a flussi acquosi, pH, concentrazioni ioniche

– Il movimento riporta gli enzimi verso la pt anteriore, distribuisce nutrienti e impedisce il ristagno delle sostanze

Spazio endoperitrofico

Spazio esoperitrofico

Amilasi, cellulasi, tripsina

Risultato: riduzione del peso molecolare dei polimeri alimentari

Enzimi di piccole dimensioni

Enzimi di grandi dimensioni

Digestione degli intermedi ottenuti

Superficie microvillare dell’epitelio

Parte finale della digestione con assorbimento da parte delle cellule epiteliali

Compartimentalizzazione della digestione

Impedisce la penetrazione di patogeni (virus, batteri)

Non ferma i baculovirus perché questi hanno una proteina virale (VEF) che idrolizza alcune glicoproteine della MP, rendendola permeabile ai virioni che possono raggiungere l’epitelio dove si replicano.

Non ferma alcune tossine batteriche (il caso del Bacillus thuringiensis)che, digerite dalle proteasi dello spazio endoperitrofico, vengono così attivate, passano attraverso la MP e raggiungono i recettori situati sui microvilli intestinali. Qui provocano la lisi dell’epitelio intestinale, il versamento del contenuto intestinale nell’emocele e la morte per setticemia dell’insetto.

Ruolo come barriera protettiva della MP

VariazioniIn molti Omotteri

• La linfa vegetale ha un basso contenuto aminoacidico, ioni– Questi insetti hanno bisogno di concentrare i nutrienti senza affaticare

l’intestino

• Soluzione: le camere filtranti

-- I fluidi in eccesso (contenenti sali minerali e zuccheri semplici) sono

smistati attraverso delle superfici di scambio nel proctodeo

– L’assorbimento dei nutrienti essenziali si ha nel tratto posteriore del mesentere

Nelle Termiti

• La digestione della cellulosa– Avviene nel proctodeo in apposite ampolle rettali

– Mediante l’aiuto di protozoi simbionti infarciti di batteri

L’eccesso di linfa ingerita dai fitomizi e le utili camere filtranti

Camere filtrantiesofago

cieco

gastrico

Sovrapposizione di più pareti molto assottigliate.Si ha filtrazione o dialisi delle molecole più piccole

dall’esofago direttamente

nell’intestino posteriore, mentre lipidi e proteine

passano nel mesentere.

Intestino posteriore• Il cibo viene spinto attraverso il proctodeo

– Racchiuso nella matrice peritrofica– I fluidi si muovono con il cibo

V. pilorica

Ano

Retto

Colon + ileo

Emocele

Emocele

Emocele

cibo

Cibo nella MP

Tubulo malpighiano

Fisiologia del sistema digerente

La fisiologia dipende dal tipo di dieta che determina sia il corredo enzimatico che possibili simbiosi

Nel processo di digestione di substrati carenti o difficilida intaccare gli insetti sono coadiuvati da microrganismi

Le specie onnivore dispongono di proteasi, lipasi,maltasi, amilasi.I carnivori soprattutto proteasi e lipasi; i fitofagi di carboidrasi varie.

Rizofagi

Xilofagi

Fillofagi

Antofagi

Carpofagi

Spermofagi

Fitomizi

Svolgono la vita nel terreno a carico delle radici

Si nutrono di legno; hanno bisogno di simbionti.

Attaccano foglie e parti verdi delle piante.

Cicli sincronizzati con le fioriture dei vegetali.

L’attacco sui frutti è il danno meno tollerabile.

Specie che si nutrono di semi.

Succhiatori di linfa; necessitano di simbiosi.

Insetti fitofagi

Rizofagi Xilofagi

larva di maggiolinolarva di rodilegno giallo

termiti

Fillofagi Fitomizi

danno da fillominatore

adulti di maggiolino

colonia di afidi

colonia di psille

Antofagi Carpofagi

larva di tignolalarva di tignola

danno di tignoladanno di tignola

In molti gruppi la sopravvivenza dipende da associazioni con microrganismi usati quali integratori di diete carenti o sbilanciate.

La simbiosi negli insetti

Casi di ectosimbiosi

Formiche tagliafoglieColeotteri scolitidiLasioptera berlesiana

Casi di endosimbiosi

Tèrmiti FitomiziEmatofagi s. str.Tarlo dei mobili

aleirodiscolitide

Interessanti sono le modalità di trasferimento dei simbionti: dal semplice imbrattamento alla trasmissione ereditaria.

Ectosimbiosi Endosimbiosi

Il caso degli scolitidiIl caso dei fitomizi

Simbionti alloggiati in micetociti, micetomi o simbiosomi

Formica tagliafoglia

pupario di aleirode

danni da scolitidi

Interazione pianta - insetto

Stimoli fisici (colore)

Stimoli chimici (odori)

Importanti le lunghezze d’onda delle emissioni luminose che hanno differente capacità attrattive

A minore distanza giocano un ruolo fondamentale per la localizzazione del vegetale

Stimoli chimici (sapori)

Il ruolo delle sostanze indicatrici

Gli adattamenti alla fitofagia

Interazione pianta - insetto

PROCESSO DI RICONOSCIMENTO

Stimoli visivi

Stimoli olfattivi

Arrestanti

Sostanze di superficie

Aggreganti

Fagostimolanti

Sistema escretore

Funzione:regolare i processi di eliminazione deiprodotti azotati di scarto, residui della digestione proteica (urati, -NH4 ).

Controllare la composizione ionica dell’emolinfa per mantenere costante pH e pressione osmotica (PO) della stessa.

Il tessuto adiposo è coinvolto nell’escrezione poiché accumula prodotti di scarto fino alla loro successiva eliminazione.

Valvola pilorica

Ano

Retto

Colon + ileo

Emocele

Emocele

Emocele

Escrezione • Tubi malpighiani (TM)• Strato monocellulare, chiusi all’apice

– Filtrano emolinfa• Ioni pompati nel lume dei TM; l’acqua segue

per osmosi• Fluidi cadono nell’intestino

• Riassorbimento selettivo verso l’emolinfa nel retto– Riassorbimento di sali e acqua– Processo che richiede energia– Feci con tracce di acqua

mesentere

cibo

tubo malpighiano

Cibo nella MP

ESCREZIONETubomalpighiano

valvola pilorica

Sistema escretore

Tubi malpighiani

Cripto-nefridismo

Adattamento per recuperare tutta l’H2Onegli escreti che sono eliminati come Sali.

Xilofagi espermofagi