IL METABOLISMO

  Il metabolismo

Il metabolismo è l’insieme di tutte le reazioni chimiche e fisiche che avvengono all’interno di un organismo vivente. Può essere suddiviso in due grandi processi tra loro opposti: il catabolismo e l’anabolismo.

• Il catabolismo è l’insieme delle reazioni metaboliche di scissione che trasformano le molecole in prodotti di dimensioni inferiori. Tali reazioni liberano energia, e questa può essere in parte immagazzinata sotto forma di molecole di ATP.
• L’anabolismo è invece l’insieme delle reazioni metaboliche di sintesi che, partendo da molecole semplici, conducono alla formazione di nuove molecole più grandi e complesse. Tali reazioni solitamente richiedono un consumo di energia in forma di ATP.

La prima fase del processo digestivo è essenzialmente catabolica: i polimeri che compongono gli alimenti sono sottoposti a graduale frammentazione e si riducono a monomeri. Il catabolismo inizia con la masticazione e si completa con l’intervento di una moltitudine di enzimi specifici liberati da cellule e ghiandole distribui­te lungo il canale digerente.

Grazie alla digestione, quindi, i polimeri complessi che compongono gli alimenti vengono frammentati in molecole semplici:

Successivamente macro e micronutrienti sono assorbiti lungo tutto il canale digerente e destinati a tutte le cellule dell’organismo attraverso il sistema circolatorio.

All’interno delle cellule i nutrienti sono in parte usati per creare molecole nuove e sostituirne di vecchie: si tratta di un processo anabolico a scopo plastico. Un’altra parte, come spesso capita per il glucosio, viene ulteriormente scissa e una quota dell’energia che si libera in queste reazioni è raccolta sotto forma di molecole di ATP: in questo caso si verifica un processo catabolico a scopo energetico.

Parte del materiale non digerito viene degradato dai microrganismi che vivono nell’intestino. Ciò che resta del cibo originario è evacuato in forma di feci.

Gli organismi autotrofi sono in grado di produrre autonomamente molecole organiche (in primo luogo glucidi) utilizzando composti inorganici. I principali autotrofi utilizzano come fonte energetica la luce solare (vedi Unità 5, I macronutrienti, p. 114).

Gli organismi eterotrofi, viceversa, per nutrirsi necessitano delle sostanze organiche precedentemente prodotte dagli autotrofi (vedi Unità 1, La cellula, p. 24).

concetti in mappa

  L’apparato digerente nei diversi esseri viventi

La funzione fisiologica che permette a gran parte degli organismi eterotrofi di scomporre il cibo ingerito in singole sostanze nutritive e di assimilarle è detta digestione e avviene nel canale digerente: una cavità, suddivisa in vari distretti, che attraversa il corpo dalla bocca (cavità orale) all’ano. In relazione ai diversi modi di alimentarsi, l’apparato digerente può variare da un organismo all’altro.

In base alla loro alimentazione, gli animali superiori si suddividono in tre grandi gruppi:

• erbivori, che si nutrono unicamente di vegetali (foglie, radici, semi, bacche, frutti);
• carnivori, che si nutrono solo di carne (vertebrati e non, vivi o morti);
• onnivori, come l’uomo, il maiale, l’orso e molti uccelli, che si nutrono sia di carne sia di vegetali.

Il primo tratto del canale digerente, dalla bocca allo stomaco, è principalmente deputato alla degradazione delle sostanze assorbite ed è particolarmente sviluppato negli erbivori. Il secondo tratto, che comprende tutto l’intestino fino all’apertura anale, è specializzato nell’assorbimento delle sostanze nutritive e ospita gli enzimi responsabili dei processi finali di digestione dei polimeri.

L’uomo, in quanto onnivoro, dispone di un apparato digerente con caratteristiche intermedie tra quello degli erbivori e quello dei carnivori. Analogamente, per quanto concerne la masticazione, gli onnivori dispongono di una dentatura adatta sia a lacerare la carne (incisivi e canini) sia a triturare i vegetali (molari e premolari).

  L’apparato digerente umano

Nell’uomo adulto il canale digerente può misurare complessivamente fino a 12 metri, e si presenta come una successione di organi a diametro variabile attraverso i quali transita il cibo introdotto con l’alimentazione (o quel che ne rimane). In successione, gli organi che compongono il tubo digerente sono:

• bocca;
• faringe;
• esofago;
• stomaco;
• intestino tenue;
• intestino crasso.

Nonostante le differenze che si riscontrano tra un organo e l’altro, nel loro insieme le pareti del canale digerente mantengono per tutta la sua lunghezza una struttura di base caratterizzata da più strati concentrici definiti tonache.

Annessi al canale digerente vi sono poi le ghiandole salivari e altri organi, come il fegato, la cistifellea e il pancreas, così come molte cellule disseminate sulla sua superficie interna che svolgono un’importante funzione ghiandolare: pur non ospitando direttamente le sostanze ingerite, essi rilasciano, o meglio secernono, dei succhi indispensabili al corretto svolgimento del processo digestivo.

La regolazione di tutte le funzionalità digestive, da quelle muscolari a quelle ghiandolari, è in massima parte su base involontaria. Il controllo volontario si limita alle sue estremità, ossia alla bocca (fino al punto di deglutizione) e allo sfintere anale.

  Le tonache

I tessuti che costituiscono il canale digerente sono simili (seppur con qualche differenza) in tutti gli organi che lo compongono e sono caratterizzati da mucosa, sottomucosa, tonaca muscolare e tonaca sierosa.

• La mucosa è la tonaca più interna, ed entra a contatto diretto con ciò che transita nel canale. Lungo la sua superficie, oltre a varie ghiandole specifiche per ogni distretto dell’apparato digerente, si trovano molte ghiandole mucipare e cellule caliciformi che producono ▶ muco.
• La sottomucosa è un tessuto in cui si inseriscono fasci di terminazioni nervose intrecciate (plesso di Meissner) che stimolano l’attività di alcune ghiandole inserite nella mucosa e contribuiscono alla contrazione della sottostante tonaca muscolare.
• La tonaca muscolare è molto più spessa delle precedenti ed è formata da due fasci incrociati di muscolatura liscia. La loro contrazione è controllata da una rete nervosa (plesso di Auerbach) che genera il fenomeno della peristalsi, ossia l’insieme di movimenti di contrazione che consentono al prodotto della digestione di avanzare lungo il canale digerente e di essere rimescolato continuamente.
• La tonaca sierosa, detta anche peritoneo, avvolge come una pellicola le tre tonache precedenti, formando un rivestimento sottile che contiene tutti gli organi dell’apparato digerente, in particolare a livello dell’addome.

  Le ghiandole e le loro secrezioni

Le ghiandole sono singole cellule o gruppi di cellule che si specializzano nella produzione di sostanze, solitamente liquide, che prendono il nome di secrezione.

I diversi secreti vengono rilasciati nel canale digerente, direttamente o attraverso un dotto di collegamento. In alcuni casi il secreto non finisce nel canale digerente, ma viene liberato nel sangue, svolgendo un’azione ▶ ormonale.

I principali sistemi ghiandolari che contribuiscono con i loro secreti al processo digestivo sono:

• le ghiandole salivari, che secernono saliva;
• le ghiandole gastriche, che secernono succo gastrico;
• il pancreas, che secerne succo e ormoni pancreatici;
• il fegato, che secerne bile;
• le ghiandole enteriche, che secernono succo enterico.

  Le fasi della digestione

Il processo digestivo può essere scomposto in due fasi:

• la digestione vera e propria, che consiste nella frammentazione e scomposizione del cibo e delle molecole che lo costituiscono; questa fase si realizza grazie a processi meccanici (come la masticazione), fisici (per esempio, l’innalzamento della temperatura corporea), chimici (per esempio, l’azione degli acidi gastrici) e biologici (per esempio, l’azione degli enzimi);
• l’assorbimento dei prodotti della digestione a livello della mucosa intestinale, con vari meccanismi di trasporto di membrana.

Con riferimento agli organi interessati nel processo di digestione, questa può essere distinta in quattro fasi consecutive:

• fase orale, che avviene nella bocca e consiste nella masticazione e insalivazione del bolo e nella successiva deglutizione;
• fase gastrica, che avviene nello stomaco e consiste nella digestione acida e nella formazione del chimo;
• fase intestinale alta, che avviene nell’intestino tenue e consiste nella digestione basica e nell’assorbimento del chilo;
• fase intestinale bassa, che avviene nell’intestino crasso e consiste nell’assorbimento finale e nella concentrazione delle feci.

A questi quattro momenti segue l’assimilazione dei nutrienti da parte di cellule e tessuti dell’organismo.

  La fase orale

Prima digestio fit in ore, “la prima digestione avviene in bocca”, dicevano i latini.

Nella bocca, infatti, definita anche cavità buccale o cavo orale, durante la masticazione il cibo viene triturato dai denti e impastato con la saliva, trasformandosi così in bolo alimentare. Questa fase è fondamentale soprattutto per idratare gli alimenti (in particolare quelli secchi), prepararli all’azione degli enzimi, già presenti nella saliva, e facilitarne lo scorrimento lungo l’esofago.

Tutto ciò è reso possibile da una serie di organi e tessuti dall’organizzazione complessa.

Le ghiandole salivari

Le ghiandole salivari sono insiemi di cellule, posizionate sotto la lingua e nelle pareti della bocca, in grado di secernere ogni giorno più di un litro di saliva. Nella composizione della saliva si trovano, oltre all’acqua, soprattutto enzimi (il più importante è la ptialina o amilasi salivare) che avviano un primo processo di digestione degli amidi. Tali enzimi, all’interno del bolo, restano attivi per circa un’ora dopo la sua discesa nello stomaco. Alcuni di essi svolgono anche una funzione antibatterica, aggredendo e neutralizzando i batteri che penetrano nel cavo orale.

La lingua

La lingua è un organo dotato di ampia mobilità; è costituita in massima parte da tessuto muscolare, è ricoperta da una membrana mucosa ed è disseminata di papille gustative.

Le principali funzioni svolte dalla lingua sono:

• l’articolazione dei suoni, che avviene in sintonia con l’apparato respiratorio, le corde vocali e le labbra;
• la percezione del sapore, che avviene grazie alle papille gustative;
• il rimescolamento del cibo e la deglutizione.

I denti

Nell’individuo adulto i denti sono 32:

• 8 incisivi, per incidere il cibo;
• 4 canini, in grado di lacerarlo;
• 8 premolari e 12 molari, per frantumare e macerare i cibi più coriacei.

La prima dentizione, definita decidua o da latte, consta invece di 20 denti (8 incisivi, 4 canini e 8 molari).

Ogni dente è costituito dalle stesse 3 parti:

• la radice, inserita saldamente nell’alveolo delle ossa;
• la corona, ossia la parte visibile e sporgente dalle gengive;
• il colletto, che rappresenta la zona di transizione fra radice e corona; diventa esposto e sensibile in caso di ritiro delle gengive.

Analizzando invece la sezione dei denti, si riconoscono:

• la polpa dentaria centrale, in cui si inseriscono capillari e terminazioni nervose;
• la dentina, un tessuto osseo particolarmente duro che costituisce il corpo del dente;
• il cemento, che riveste la radice della dentina;
• lo smalto, uno strato sottile ma estremamente resistente all’usura (meccanica e chimica) che riveste la corona del dente.

La frantumazione del cibo durante la masticazione è svolta dai denti.

Una masticazione metodica e prolungata facilita l’impasto del bolo con la saliva e il suo successivo ingresso nell’esofago. Inoltre, ha numerose conseguenze positive per l’intero processo digestivo, infatti:

• migliora la percezione dei sapori;
• facilita la digestione chimica nello stomaco;
• stimola la produzione anticipata dei succhi gastrici, pancreatici e biliari;
• lascia il tempo di percepire il senso di sazietà.

Placca, tartaro e carie

La placca può essere facilmente rimossa con lo spazzolino, ma dove persiste essa finisce per indurirsi grazie alla penetrazione di minerali salivari, trasformandosi in tartaro. Inoltre, i batteri che rimangono isolati sotto la placca non hanno più accesso all’ossigeno e passano a una respirazione di tipo anaerobico, che ha l’effetto di generare prodotti acidi.

A lungo andare questi acidi finiscono per corrodere sia lo smalto sia la dentina, generando un buco o meglio una carie, che può condurre gradualmente i batteri fino alla polpa dentaria, ricca di terminazioni nervose; perciò questa infezione batterica può provocare un dolore acuto.

Faringe ed esofago

Una volta masticato, il cibo si trasforma in bolo e viene sospinto dalla lingua verso il fondo della cavità orale, la faringe, da cui si diramano la trachea e l’esofago.

La trachea, che fa parte dell’apparato respiratorio, è il canale attraverso cui l’aria inspirata arriva ai polmoni, ed è mantenuta sempre dilatata da anelli di cartilagine.

L’esofago, che si trova dietro la trachea, è il canale attraverso cui il bolo deglutito giunge allo stomaco e misura poco più di 25 centimetri di lunghezza.

Nella faringe la valvola chiamata epiglottide mantiene di norma aperta la trachea e chiuso l’esofago. Quando il bolo viene deglutito, l’epiglottide si flette all’indietro, chiudendo la trachea e aprendo il passaggio per l’esofago.

Si dice che il cibo “va di traverso” proprio quando una parte di ciò che viene ingerito finisce nella trachea, generando una tosse violenta necessaria a espettorare il corpo estraneo finito involontariamente nelle vie aeree.

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