Curtis InvitoBlu C Sistema escretore
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1 H. Curtis, N. S. Barnes, A. Schnek, G. Flores Invito alla biologia.blu C – Il corpo umano 2 Il sistema escretore e la termoregolazione 3 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Funzione e struttura Il sistema escretore: •contribuisce al mantenimento dell’omeostasi; •garantisce equilibrio tra acqua e soluti e mantiene il pH costante; •elimina le scorie prodotte dall’organismo. 4 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Funzione e struttura Il sistema escretore è costituito dai reni, organi che svolgono la funzione principale; due ureteri, che collegano i reni alla vescica. Ne fanno parte la vescica, organo di raccolta dell’urina e l’uretra che permette lo svuotamento della vescica all’esterno. Arterie e vene renali mettono in collegamento i reni con il sistema circolatorio. 5 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Funzione e struttura 6 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Funzione e struttura I reni sono due organi di colore rosso scuro, a forma di fagiolo, lunghi 10 cm e situati posteriormente rispetto a fegato e stomaco. Nella porzione centrale di ogni rene si trova l’ilio renale, da cui arrivano e partono i vasi linfatici e sanguigni e da cui si originano gli ureteri. Producono ormoni come l’eritropoietina per la produzione di globuli rossi, il calcitriolo e la renina, sopra troviamo le ghiandole surrenali. 7 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 I reni Il rene ha 3 funzioni: 1. mantenimento dell’equilibrio idrico; 2.escrezione dei rifiuti metabolici che si accumulano nel sangue; 3.regolazione della concentrazione degli ioni. 8 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 I reni Escrezione: i principali rifiuti sono il diossido di carbonio e i composti azotati dovuti alla demolizione degli amminoacidi. L’ammoniaca molto tossica viene trasformata dal fegato in urea. Il sistema circolatorio porta l’urea ai reni dove viene eliminata in soluzione acquosa. Regolazione: la concentrazione di Na+, K+, H+, Mg2+, Ca2+ e HCO3- deve mantenersi costante, poiché questi ioni svolgono un ruolo fondamentale nel mantenimento della struttura delle proteine, nella propagazione dell’impulso nervoso o nella contrazione dei muscoli. 9 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 I reni Equilibrio idrico: il controllo idrico è importante per mantenere una corretta pressione del sangue. In media ogni giorno assumiamo 2200 ml di liquidi da cibo e bevande e ne otteniamo circa 350 ml dall’ossidazione di nutrienti. In media con l’urina eliminiamo 1500 ml di acqua al giorno. L’acqua viene eliminata sotto forma di aria umida dai polmoni, con le feci, per evaporazione dalla pelle, con il sudore, sotto forma di urina. 10 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 La struttura del rene La regione corticale è esterna e chiara, quella midollare più interna e scura, formata da piramidi renali. I nefroni sono strutture funzionali del rene situati nella porzione corticale. I dotti collettori trasportano le urine e gli apici delle piramidi renali le raccolgono verso i calici renali, estroflessioni a forma di calice. Le pelvi renali sono la parte più interna del rene. Il sangue entra nel rene attraverso l’arteria renale. 11 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 La struttura del rene Il nefrone è formato da un ammasso di capillari, il glomerulo, e dal tubulo renale, che parte da una struttura a forma di coppa, chiamata capsula di Bowman. Il tubulo renale è formato dai tubuli contorti prossimale e distale, collegati tra loro dall’ansa di Henle, confluiscono nel dotto collettore. 12 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 La struttura del rene 13 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 La struttura del rene Caratteristiche del nefrone: i segmenti del tubulo renale e del dotto collettore presentano una differente permeabilità all’acqua, ai sali e all’urea. Alcuni tratti del tubulo contengono proteine integrali di membrana che rendono possibile il trasporto di sali fuori dal tubulo. Il tubulo forma l’ansa di Henle, che grazie alla sua conformazione a U, penetra nella parte midollare del rene, a diverso gradiente osmotico. 14 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 La struttura del rene La concentrazione dell’urina: nel tubulo prossimale il filtrato è isotonico rispetto al plasma sanguigno. Nella fase discendente dell’ansa di Henle il filtrato si concentra poiché l’acqua è richiamata all’esterno da una elevata concentrazione di sali. La parete ascendente è impermeabile all’acqua e il filtrato diventa sempre più diluito mano a mano che fuoriescono ioni. A livello del tubulo il filtrato è ipotonico, a livello del dotto collettore l’eliminazione dell’acqua dipende dall’ormone antidiuretico ADH. 15 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 La struttura del rene 16 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Formazione dell’urina La filtrazione: per questa fase è necessaria una forte pressione sanguigna all’interno del glomerulo (circa il doppio degli altri capillari), prodotta dalle arteriole afferenti ed efferenti. Il plasma viene così spinto attraverso le pareti dei capillari glomerulari e della capsula di Bowman, nel lume del tubulo. Il liquido filtrato è quello che entra nella capsula, ha la stessa composizione del plasma. 17 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Formazione dell’urina La secrezione: alcune molecole, rimaste nel plasma dopo la filtrazione, vengono rimosse dai capillari peritubulari e immesse nel filtrato. Vengono eliminate dalla circolazione sanguigna sostanze dannose ingerite con alimenti e farmaci. 18 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Formazione dell’urina Il riassorbimento si svolge contemporaneamente agli altri due processi. L’acqua e soluti utili all’organismo, inizialmente nel tubulo, vengono riportati nei capillari peritubulari; Questo processo avviene per il glucosio, gli amminoacidi e le vitamine. 19 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Formazione dell’urina Escrezione: il liquido rimanente, ossia l’urina, costituisce l’1% del filtrato, lascia il nefrone e passa nelle pelvi renali. 20 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Ormoni e funzionalità renale ADH, l’ormone antidiuretico, si forma nell’ipotalamo e viene liberato dall’ipofisi. Se assente, la parete del dotto risulta impermeabile all’acqua e l’urina è ipotonica. Se presente, l’acqua passa per osmosi attraverso la parete del dotto: l’urina è isotonica con il liquido circostante, ma ipertonica rispetto ai liquidi del corpo. 21 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Ormoni e funzionalità renale La quantità di ADH liberato dipende dai soluti presenti nel sangue e dalla pressione. I recettori di pressione sono presenti nel cuore, nell’aorta, nelle arterie carotidi. Disidratazione e abbassamento di pressione (per emorragia) riducono la concentrazione di soluti nel sangue e attivano l’ADH. Adrenalina, alcol, freddo intenso o ingenti quantità di acqua aumentano i soluti nel sangue o la pressione, e quindi inibiscono ADH, aumentando la quantità di urine. 22 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Ormoni e funzionalità renale L’aldosterone è prodotto dalla corticale surrenale e stimola la secrezione di ioni potassio e il riassorbimento degli ioni sodio. La sua produzione è direttamente regolata dalla concentrazione degli ioni nel sangue. Il riassorbimento di sodio nella parte distale del nefrone porta a ritenzione idrica. 23 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Ormoni e funzionalità renale 24 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Ormoni e funzionalità renale Il rene produce renina, che a sua volta trasforma una proteina plasmatica in angiotensina. L’angiotensina induce vasocostrizione dei vasi periferici e dell’arteriola afferente, favorisce il riassorbimento di sodio dal parte del tubulo renale e induce il rilascio di aldosterone da parte della ghiandola surrenale. Infine attiva il centro della sete nel cervello. 25 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Ormoni e funzionalità renale La regolazione del pH: il pH del sangue deve mantenersi entro 7,35 e 7,45 affinché le proteine presenti possano funzionare. Il pH è mantenuto a livello polmonare grazie allo scambio di diossido di carbonio e ossigeno. I sistemi tampone sono sostanze chimiche che mantengono l’equilibrio acido-base. Il rene a livello di tubulo renale può secernere H+ e recuperare ioni bicarbonato se il pH ematico è basso, o viceversa. 26 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Ureteri, vescica e uretra Gli ureteri hanno un diametro di 6 mm e sono lunghi 25 cm. Epitelio di transizione: cellule tondeggianti capace di subire trazione e distendersi senza perdere continuità. Hanno uno strato di muscolatura liscia. Sono formati da connettivo lasso, scorrono vasi sanguigni, linfatici e nervi. Gli ureteri mantengono l’unidirezionalità del flusso di urina verso la vescica, grazie alla contrazione, alla forza di gravità e allo schiacciamento da parte della vescica piena sull’ultimo tratto degli ureteri. 27 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Ureteri, vescica e uretra La vescica è un organo muscolare cavo, misura dai 12 ai 15 cm e contiene 400-700 ml di urina, fino a un massimo di 1200 ml; è formato da 3 strati: epitelio di transizione, muscolatura liscia e connettivo. Ci sono due orifizi ureterici e in basso l’apertura per l’uretra. Il trigono è una mucosa vicino all’orifizio, piana, sede di infezioni per il ristagno di urina. La sua mucosa è sollevata in pieghe che si estendono quando l’organo è pieno. 28 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Ureteri, vescica e uretra Nella vescica, al centro del trigono troviamo l’orifizio uretrale interno e lo sfintere uretrale interno composto di muscolatura liscia; in basso troviamo lo sfintere uretrale esterno, composto da muscolo striato. I reni producono urina di continuo, ma lo stimolo a urinare compare quando la vescica è piena per 400 ml. I recettori di stiramento della vescica inviano un impulso al midollo, che ritorna alla vescica inducendo il rilassamento dello sfintere interno e la contrazione muscolare. 29 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Ureteri, vescica e uretra Quando avvertiamo lo stimolo della minzione possiamo decidere se rilassare volontariamente lo sfintere uretrale esterno. Se decidiamo di rimandare, dopo 1 minuto lo stimolo cessa e si ripresenta dopo un riempimento di altri 200 ml. Questo controllo della minzione è possibile dopo i due anni di età. 30 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Ureteri, vescica e uretra 31 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Ureteri, vescica e uretra L’uretra è un condotto che si origina a livello della vescica. Nella femmina è lungo solo 3-4 cm ed è per questo che nella donna sono più frequenti infiammazioni della vescica dette cistiti. Nella donna le vie genitale e urinaria sono ben distinte, mentre nell’uomo l’uretra, lunga circa 20 cm, trasporta sia l’urina sia l’eiaculato. Nell’uomo è difficile espellere i calcoli. 32 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Ureteri, vescica e uretra L’urina è un liquido di colore giallo, dipendente dalla concentrazione, e dall’aspetto limpido. Il suo colore deriva dall’urocromo, un pigmento frutto della distruzione dell’emoglobina. L’urina incontra i batteri ambientali che degradano l’urea in ammoniaca conferendole un odore acre. Il pH dell’urina è acido, ed è influenzato dalla dieta. Il peso specifico dell’urina è pari a 1,001-1,035 rispetto all’acqua distillata (pari a 1). 33 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Ureteri, vescica e uretra Analisi delle urine: si analizzano 10 ml di urina raccolte in modo igienico e conservate al fresco o prelevate dal medico in vescica con l’ecografo. Si possono identificare diversi tipi di esame: esame fisico: aspetto, volume, colore e peso specifico; esame biochimico: pH, presenza o assenza di composti chimici, sangue, glucosio o pigmenti biliari e ormoni; analisi dei sedimenti : viene osservato il precipitato al microscopio; analisi dei cristalli: composti inorganici che precipitano. 34 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Regolazione della temperatura Il metabolismo cellulare mantiene costante la temperatura corporea. Il calore viene perso per conduzione, convezione, evaporazione e radiazione termiche. 35 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Regolazione della temperatura Proteine e temperatura: la velocità alla quale avvengono le reazioni catalizzate da enzimi dipende dalla temperatura. Le proteine, tra cui gli enzimi, funzionano solo in un intervallo ben preciso di temperatura. A temperature troppo alte si denaturano, ossia perdono la loro struttura tridimensionale, anche a temperature più basse si inattivano bloccando i processi fisiologici. 36 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Regolazione della temperatura La temperatura umana è prossima ai 37 °C ed è regolata da un sistema automatico che funziona come un termostato, con sede nell’ipotalamo. I recettori per la temperatura sono posizionati in tutto il corpo, i più importanti sono quelli a livello della pelle e quelli che controllano la temperatura del sangue. 37 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Regolazione della temperatura 38 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Regolazione della temperatura La pelle nella regolazione corporea: •quando la temperatura del corpo si innalza, i vasi sanguigni si dilatano e aumentano l’afflusso di sangue alla pelle; •quando l’aria è più fredda il calore può trasmettersi per irraggiamento dalla pelle all’aria, il calore in eccesso può venire disperso per evaporazione della saliva o del sudore. 39 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Regolazione della temperatura Quando la temperatura corporea inizia a scendere i vasi sanguigni sulla pelle si costringono, limitando la perdita di calore. Aumentano i processi metabolici per una maggiore attività muscolare sia volontaria (saltelli sul posto), sia involontaria (tremito). La «pelle d’oca» è un retaggio evolutivo: era utile quando eravamo coperti da una fitta peluria. Anche le ghiandole endocrine e il sistema nervoso attivano il metabolismo. 40 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Regolazione della temperatura La febbre: si tratta di una risposta fisiologica a stati che necessitano di una temperatura più alta. Lo spostamento della temperatura nuova fissata sul termostato è dovuta a una proteina liberata dai globuli bianchi in risposta alla presenza di agenti patogeni. Modesti aumenti di temperatura stimolano il sistema immunitario e uccidono i batteri, la febbre troppo alta però può denaturare le proteine. 41 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012
