RENE

Cenni di Fisiologia:
RENE
PAS : Classe di insegnamento A60
Biologia e scienze
A.A . 2013/2014
28/03/2014
Docente: Valentina Greco
Concetto di Osmosi
•
•
Il termine osmosi indica la
diffusione del solvente
attraverso una membrana
semipermeabile da un
compartimento avente
concentrazione di soluto
minore verso il
compartimento con
concentrazione di soluto
maggiori, quindi secondo
gradiente di concentrazione.
Si tratta di un fenomeno
importante in biologia, dove
interviene in alcuni processi
di trasporto passivo attraverso
membrane biologiche
Uguale
Maggiore
Minore
concentrazione
concentrazione
concentrazione
di soluto
di soluto
di soluto
Molecola
di soluto
Membrana
selettivamente
permeabile
Molecole
d’acqua
H2O
Molecola di soluto
circondata da molecole d’acqua
Movimento netto dell’acqua
Concetto di Osmosi
• L'osmosi è un processo fisico
spontaneo, vale a dire senza apporto
esterno di energia, che tende a diluire
la soluzione più concentrata, e a
ridurre la differenza di
concentrazione. Il flusso netto di
solvente può essere contrastato
applicando una pressione al
compartimento a concentrazione
maggiore. Se la pressione applicata
supera la pressione osmotica,
otteniamo l'osmosi inversa.
• una delle tecnologie usate nella
depurazione delle acque.
Soluzioni a diversa concentrazione
Comportamento delle cellule poste in soluzioni con diversa
concentrazione:
Soluzione isotonica
H2O
Soluzione ipotonica
Soluzione ipertonica
H2O
H2O
H2O
Cellula
animale
(1) Risulta normale
H2O
H2O
(2) Si gonfia
fino a scoppiare
H2O
(3) Si contrae
Membrana
plasmatica
Cellula
vegetale
(4) Perde consistenza
(5) È turgida
(6) Si contrae
H2O
Osmoregolazione
• Per gli organismi è molto importante un
equilibrio idrico tra le cellule e l’ambiente
circostante
• Il controllo dell’equilibrio idrico in una cellula si
chiama osmoregolazione.
• Le condizioni ideali per una cellula animale e
una vegetale sono, rispettivamente, una
soluzione isotonica e una soluzione ipotonica
Il tipo di osmoregolazione dipende dall’ambiente
L’acqua marina, che ha un’elevata salinità, è ipertonica rispetto al plasma
sanguigno dei pesci ossei marini.
Quando l’acqua marina attraversa le branchie i pesci ossei perdono acqua
per osmosi. Per contrastare questa perdita bevono acqua quasi di
continuo. In questo modo ingeriscono però anche sali, che vengono poi
eliminati in modo attivo attraverso le branchie.
Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012
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Il tipo di osmoregolazione dipende dall’ambiente
L’acqua dolce è ipotonica rispetto al sangue dei pesci ossei di acqua
dolce. Essi tendono quindi a introdurre acqua per osmosi attraverso le
branchie e la superficie corporea.
Di conseguenza, i pesci ossei di acqua dolce non bevono mai, mentre
trasportano sali nel sangue in modo attivo attraverso le branchie.
Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012
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Osmoregolazione negli animali
AMBIENTE INTERNO STABILE
- trattenuta adeguata quantità di
acqua
- appropriata concentrazione di
sali e molecole
- escrezione di prodotti di scarto e di
sostanze estranee
ORGANI ESCRETORI :
animali terrestri :reni
animali acquatici : reni, branchie, pelle
Funzioni del rene
• I reni regolano il bilancio idro-salino dell’organismo
mantenendo pressoché costante il volume extracellulare, la
pressione e l’osmolarità (concentrazione salina) del sangue.
• Regolazione del pH ematico
(equilibrio acido-base)
fondamentale per mantenere la funzionalità dell’organismo
• Escrezione di prodotti di scarto e sostanze estranee
• Produzione di ormoni quali eritropoietina, che regola la
sintesi dei globuli rossi e renina, un ormone correlato al
bilancio idrosalino
Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012
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Il rene è un complesso organo dell’omeostasi
I reni sono formati da tre settori anatomici e
funzionali
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La corticale renale (o corteccia
renale) è la regione più esterna del
rene, di aspetto granuloso.
La midollare renale è costituita da
6-10 piramidi renali alloggiate
all’interno della corticale.
La pelvi renale è la parte più
interna dell’organo, costituita da
una camera cava dove si
accumula l’urina prima di essere
trasferita alla vescica urinaria
attraverso l’uretere.
Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012
Le unità funzionali del rene sono chiamati nefroni
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L’urina è prodotta lungo i
nefroni.
Ciascuno di essi è costituito
da diverse parti:
• la capsula glomerulare;
• il tubulo convoluto
prossimale;
• l’ansa di Henle;
• il tubulo convoluto
distale;
• i dotti collettori.
Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012
La formazione dell’urina avviene in tre fasi
Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012
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Gli ormoni e il riassorbimento dell’acqua e dei sali
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L’ormone antidiuretico (ADH), secreto
dal lobo posteriore dell’ipofisi, gioca un
ruolo fondamentale nel riassorbimento
dell’acqua a livello dei tubuli renali.
Il volume e la pressione del sangue sono in
parte regolate dal riassorbimento dei sali.
L’ormone natriuretico atriale (ANH)
secreto dagli atri, inibisce la secrezione di
renina da parte del rene e di
aldosterone da parte della corticale
surrenale, con l’effetto di promuovere
l’escrezione di ioni sodio, a cui si
accompagna l’escrezione di acqua. Di
conseguenza, il volume e la pressione del
sangue diminuiscono.
Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012
L’esame delle urine fornisce molte informazioni sulla
salute
Fin dall’antichità, l’osservazione delle urine è stata
utilizzata per la diagnosi di malattie.
Per esempio, l’urina dei diabetici è «dolciastra» e torbida
per la presenza di glucosio, mentre in altri casi l’aspetto
torbido con bolle di schiuma alla superficie indica la
presenza di proteine nell’urina, primo indicatore di
un’insufficienza renale cronica.
L’analisi delle urine è utile anche per indagini sull’abuso
di farmaci e sull’uso di droghe, così come sul doping.
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La perdita della funzionalità renale viene
curata con la dialisi
I pazienti con insufficienza renale devono essere sottoposti a emodialisi affidandosi
a una macchina chiamata rene artificiale; sostituisce solo parzialmente la funzione
renale: riesce ad eliminare i liquidi in eccesso e le tossine uremiche, garantisce
l'equilibrio acido base ed idroelettrolitico
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I principi su cui si basa l'emodialisi.
L'emodialisi è permessa grazie alla combinazione di tre
fenomeni fisici regolati dall'apparecchio di dialisi: la diffusione,
la convezione e l'osmosi.
Questi fenomeni avvengono grazie alla presenza di una
membrana semipermeabile, il filtro di dialisi, che interfaccia il
sangue ad una soluzione appropriata, il bagno di dialisi o
dialisato. Quest'ultimo, grazie ad una sua specifica
concentrazione, richiama ioni e tossine uremiche.
I filtri di dialisi fungono da setaccio, attraverso dei pori dal
diametro variabile in base al tipo di membrana, fanno passare
oltre all'acqua diverse molecole di piccole e medie dimensioni,
ma non quelle di grosse dimensioni come l'albumina e le
proteine plasmatiche.
 La diffusione.
E' il processo attraverso il quale i soluti passano
attraverso la membrana dializzante secondo un gradiente
di concentrazione, e senza passaggio di solvente. Nel caso
specifico dell'emodialisi gli ioni e le piccole molecole
passano dal sangue (alta concentrazione) al dialisato,
bassa concentrazione, senza passaggio di acqua
attraverso la membrana. Il processo avviene anche in
modo inverso con passaggio di sostanze dal bagno di
dialisi al sangue ad esempio il calcio (Ca) e Bicarbonato
di Sodio.
 La convezione.
E' il processo in cui il trasporto dei soluti attraverso la
membrana semipermeabile avviene per trascinamento da
parte del solvente che viene forzato ad attraversare la
membrana semipermeabile per effetto di una forza
idrostatica. Nel caso specifico dell'emodialisi l'acqua
passa dal comparto ematico a quello del dialisato grazie
ad un gradiente di pressione positivo nel comparto
ematico che forza il passaggio di liquido attraverso il
filtro. Questo fenomeno trascina con se le tossine
uremiche.
 L'ultrafiltrazione.
E' il solo passaggio di acqua dalla componente
ematica al bagno di dialisi senza passaggio di soluti.
Avviene grazie ad un gradiente di pressione positivo
nel comparto ematico. In questo caso l'acqua non
trascina con se soluti che vengono contrastati dalla
concentrazione presente nel bagno di dialisi.
 L'osmosi.
L'osmosi è un meccanismo chimico che consente il
passaggio di sola acqua da un comparto a bassa
concentrazione ad uno di concentrazione maggiore.
Se in uno dei due comparti aggiungo un soluto che
non ha la proprietà di passare attraverso la
membrana semipermeabile la soluzione aumenterà
di concentrazione ed attirerà acqua dal comparto a
bassa concentrazione.