Cosa hanno in comune il nostro intestino e un campo da tennis? Continua a leggere per saperne di più.
Apparato digerente
L'apparato digerente è costituito da una serie di organi e ghiandole che lavorano insieme per scomporre gli alimenti al fine di immettere le molecole nutritive nel flusso sanguigno e distribuirle alle cellule.
Gli enzimi sono proteine prodotte dall'organismo che agiscono come catalizzatori in una determinata reazione chimica, cioè avviano, facilitano o velocizzano tale reazione. Gli enzimi digestivi in particolare scompongono il cibo in molecole più piccole mediante idrolisi.
L'idrolisi è un processo che prevede la scissione di molecole grandi e insolubili in molecole più piccole e solubili tramite l'aggiunta di acqua ai loro legami chimici.
I principali enzimi che hanno un ruolo nella digestione del cibo sono elencati di seguito.
Alcuni batteri vivono nell'apparato digerente, ma niente paura, sono molto utili all'organismo perché utilizzano gli enzimi digestivi per scomporre i nutrienti in molecole più piccole, favorendo così la digestione.
Digestione
La digestione è la scomposizione fisica e chimica delle grandi molecole presenti negli alimenti in molecole più piccole che possono essere assorbite nel flusso sanguigno e così utilizzate dall'organismo.
Seguiamo qui di seguito il processo di digestione a cui va incontro un alimento che entra nell'organismo.
1. Il cibo entra nell'apparato digerente attraverso la bocca, dove i denti lo scompongono fisicamente con la masticazione. Inoltre, il cibo viene mischiato alla saliva, prodotta da tre paia di ghiandole salivari. La saliva è una soluzione acquosa contenente muco, che facilita la deglutizione, e un enzima chiamato ptialina o amilasi salivare, che idrolizza (demolisce) alcune molecole di amido. Al termine di questo passaggio, il cibo si trasforma in bolo.
La deglutizione è il passaggio del cibo dalla bocca allo stomaco, passando per la faringe e l'esofago. Durante la deglutizione, la cartilagine chiamata epiglottide si chiude per impedire che il cibo finisca nell'apparato respiratorio.
La ptialina è soltanto presente nella saliva dell'uomo e di alcuni mammiferi.
2. L'esofago fa passare il bolo allo stomaco con l'aiuto di un processo chiamato peristalsi.
La peristalsi è la contrazione e il rilassamento involontario dei muscoli delle pareti di una struttura cava (in questo caso, l'esofago) che determina il movimento unidirezionale del suo contenuto.
3. Nello stomaco, il bolo viene scomposto fisicamente dal movimento delle pareti muscolari e chimicamente dagli enzimi (come la pepsina) secreti dalle ghiandole della mucosa, un tessuto che riveste la parete dello stomaco. La mucosa secerne anche l'acido cloridrico per mantenere alta l'acidità nello stomaco, ottimale per l'attività degli enzimi. L'insieme delle sostanze secrete dalla mucosa costituisce i succhi gastrici. Dopo essere passato per lo stomaco, il bolo diventa chimo.
Un altro prodotto della mucosa è il muco che riveste la parete interna dello stomaco per proteggerla dai succhi gastrici: le sostanze prodotte, infatti, sono così potenti che rischierebbero di digerire lo stomaco stesso!
4. Il chimo passa nella parte superiore dell'intestino tenue, chiamata duodeno, e si mescola con il succo pancreatico prodotto nel pancreas, la bile prodotta dal fegato e il succo enterico prodotto dalle ghiandole intestinali. Questo mix di sostanze contiene varie molecole, tra cui ormoni ed enzimi che aiutano a scomporre carboidrati, proteine e grassi. Mescolato a queste sostanze che lo scompongono ulteriormente, il chimo è ora chiamato chilo.
5. La peristalsi trasporta il chilo fino alla parte inferiore dell'intestino tenue, l'ileo, dove viene sminuzzato dalle pareti muscolari. Una volta che il chilo è stato sufficientemente scomposto, si diffonde nelle cellule epiteliali che rivestono l'ileo e viene ulteriormente idrolizzato da altri enzimi. A questo punto il cibo sarà stato scomposto in piccole molecole che potranno essere assorbite nel flusso sanguigno.
6. Acqua, ioni, vitamine e minerali prodotti dall'apparato digerente passano nell'intestino crasso e vengono assorbiti. Il retto, la parte finale dell'intestino crasso, espelle i prodotti di scarto (come batteri e fibre non digerite) e i nutrienti inutilizzati tramite l'ano sotto forma di feci.
Figura 1. Schema dell'apparato digerente.
Assorbimento
L'assorbimento è il processo attraverso il quale i nutrienti, già scomposti in piccole molecole a seguito della digestione, si diffondono o vengono trasportati nel flusso sanguigno per essere utilizzati dall'organismo.
I metodi di assorbimento comprendono:
Trasporto attivo: le molecole si spostano da una regione a bassa concentrazione a una ad alta concentrazione attraverso una membrana, per azione di una proteina trasportatrice e con dispendio di energia.
Co-trasporto: due sostanze vengono trasportate contemporaneamente attraverso una membrana.
Diffusione passiva: le molecole si diffondono da una zona ad alta concentrazione verso una zona a bassa concentrazione attraverso una membrana, senza dispendio di energia.
Diffusione facilitata: le molecole si diffondono da una zona ad alta concentrazione verso una zona a bassa concentrazione attraverso una membrana, per azione di una proteina trasportatrice e con dispendio di energia.
Endocitosi: la cellula modifica la conformazione della sua membrana plasmatica per inglobare le molecole, che entrano poi per trasporto attivo.
Come si adatta l'intestino tenue all'assorbimento?
L'intestino tenue ha una struttura particolare per aumentare la sua superficie e massimizzare così l'assorbimento delle sostanze. Le sue pareti sono infatti ripiegate e le pieghe presentano villi sulla loro superficie, delle estensioni a forma di dito. A livello ancora più microscopico, le singole cellule presentano ulteriori ripiegamenti, i microvilli, che sporgono dalla superficie dei villi. I villi sono la superficie di scambio tramite la quale le sostanze passano dall'intestino al flusso sanguigno.
La superficie totale dell'intestino tenue, con i suoi villi e microvilli, è di poco superiore alla superficie di un campo da tennis!
I villi sono adattati ad assorbire i nutrienti prodotti dalla digestione in molti modi:
Una maggiore superficie di diffusione permette di assorbire molte molecole contemporaneamente.
La sottigliezza delle loro pareti permette di assorbire i nutrienti a una velocità maggiore.
I capillari si trovano nelle loro immediate vicinanze, quindi le sostanze nutritive raggiungono facilmente e rapidamente il flusso sanguigno.
Le pareti dell'intestino tenue sono molto muscolari e possono quindi contrarsi spingendo avanti il contenuto (peristalsi). Questo processo contribuisce a mantenere una differenza di concentrazione dei nutrienti, che come abbiamo visto è fondamentale nei diversi processi di assorbimento.
Figura 2. Schema di un villo.
Digestione e assorbimento dei carboidrati
L'enzima amilasi è responsabile della digestione di carboidrati. Questo enzima idrolizza l'amido per produrre disaccaridi come il maltosio, il saccarosio e il lattosio. I disaccaridi vengono successivamente idrolizzati dai rispettivi enzimi disaccaridasi per produrre monosaccaridi, i quali vengono infine assorbiti nell'ileo.
Enzimi disaccaridasi: il maltosio viene idrolizzato dalla maltasi per produrre due molecole di glucosio, il saccarosio dalla sucrasi per produrre glucosio e fruttosio, mentre il lattosio dalla lattasi per produrre glucosio e galattosio.
Il processo di digestione dell'amido è il seguente:
Le molecole di amido entrano in bocca e vengono scomposte fisicamente dai denti durante la masticazione. Alcune vengono idrolizzate dall'amilasi salivare.
Nello stomaco, le condizioni acide denaturano l'amilasi, bloccando così l'ulteriore idrolisi dell'amido.
Il succo pancreatico contenente amilasi viene prodotto dal pancreas e passa nell'intestino tenue. L'amido che vi arriva dallo stomaco viene idrolizzato in disaccaridi.
I disaccaridi vengono infine idrolizzati dagli enzimi disaccaridasi prodotti nelle cellule epiteliali che rivestono le pareti dell'ileo.
L'assorbimento dei monosaccaridi avviene per co-trasporto effettuato da molecole chiamate simporter, che possono trasportare due sostanze nella stessa direzione.
Digestione e assorbimento delle proteine
La digestione delle proteine avviene nello stomaco e nel duodeno dell'intestino tenue. Lo stomaco ha un ambiente acido, perciò ideale per l'attività della pepsina. La pepsina è un enzima proteasi, cioè scompone le proteine in peptidi (brevi catene di amminoacidi).
Nell'intestino tenue, gli enzimi pancreatici e gli enzimi legati alla membrana scindono le molecole proteiche:
Le endopeptidasi scindono le molecole proteiche nella regione centrale delle catene aminoacidiche.
Le esopeptidasi scindono le molecole proteiche a livello delle code delle catene di amminoacidi.
Gli enzimi legati alla membrana, chiamati dipeptidasi, idrolizzano il legame peptidico tra i dipeptidi, producendo due amminoacidi. Questi amminoacidi possono quindi essere assorbiti facilmente nel flusso sanguigno.
Ricorda che "endo" significa sempre all'interno e "eso o exo" significa sempre all'esterno. In questo caso, quindi, le endopeptidasi agiscono all'interno della catena aminoacidica, mentre le esopeptidasi agiscono all'esterno della catena aminoacidica.
L'assorbimento delle proteine avviene principalmente attraverso il trasporto attivo nel duodeno e nel digiuno.
Il digiuno è la parte dell'intestino tenue compresa tra il duodeno e l'ileo.
Digestione e assorbimento dei lipidi
I lipidi vengono idrolizzati dall'enzima lipasi per formare acidi grassi e monogliceridi. Tuttavia, devono prima essere scissi in minuscole goccioline chiamate micelle mediante un processo chiamato emulsificazione. Il processo è il seguente:
Gli acidi grassi e i monogliceridi vengono impacchettati in micelle e assorbiti dai microvilli sulla parete dell'ileo.
All'interno dei villi, le micelle vengono riconvertite in trigliceridi e successivamente aggregate a proteine, colesterolo e fosfolipidi per formare i chilomicroni (un globulo microscopico contenente trigliceridi e lipidi).
I chilomicroni si diffondono nei capillari linfatici per essere trasportati in tutto il corpo.
Digestione e assorbimento - Punti chiave
- La digestione è la scomposizione fisica e chimica di molecole più grandi in molecole più piccole facilmente assorbibili nel flusso sanguigno.
- Il cibo viene digerito da vari enzimi nella bocca, dove diventa bolo, nello stomaco, dove diventa chimo, e infine nell'intestino, dove diventa chilo. I prodotti di scarto, che sono inutili, dannosi o non digeribili, vengono espulsi sotto forma di feci.
- L'assorbimento è il processo attraverso il quale i nutrienti si diffondono o vengono trasportati nel flusso sanguigno per essere utilizzati dall'organismo.
- L'intestino tenue è adattato all'assorbimento grazie alle sue pareti muscolari e al suo rivestimento fatto di sottili villi e microvilli, che si trovano a stretto contatto con i capillari.
- I vari enzimi sono fondamentali nel processo di digestione delle varie biomolecole. L'amido viene digerito in disaccaridi dall'amilasi e poi in monosaccaridi dalle varie disaccaridasi. Le proteine vengono digerite prima dalle proteasi e poi dalle disaccaridasi. I lipidi vengono digeriti dalla lipasi e subiscono un'emulsificazione.
References
- Fig. 1 - Digestive system (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Blausen_0316_DigestiveSystem.png). Author Blausen.com staff (2014). "Medical gallery of Blausen Medical 2014". WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI:10.15347/wjm/2014.010. ISSN 2002-4436 is licensed by CC BY 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/deed.en), translated into Italian by StudySmarter
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