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
