Evoluzione Il corpo umano: funzioni vitali e riproduzione

unità
In tutti gli animali, lo scambio
di gas con l’ambiente esterno
– cioè l’introduzione
di ossigeno, necessario
per la respirazione cellulare,
e l’eliminazione di diossido
di carbonio – è indispensabile
per la sopravvivenza.
Nell’uomo lo scambio gassoso
è effettuato all’interno
di complessi organi
specializzati, i polmoni,
che funzionano sotto
il controllo del sistema
nervoso autonomo.
3 L’apparato
digerente
L’uomo è un organismo
eterotrofo, che ricava l’energia
necessaria ai processi vitali
nutrendosi di altri organismi.
Le macromolecole che
costituiscono gli alimenti
vengono smontate e assorbite,
in diverse fasi, dagli organi
che compongono l’apparato
digerente, un “tubo” continuo
che comunica con l’esterno
attraverso due aperture:
la bocca, nella quale entra
il cibo, e l’ano, dal quale escono
i materiali di scarto.
FOCUS/EDU
Vite in fumo
FOCUS/EDU
Mangiare bene per stare bene
ATTIVITÀ
ATTIVITÀ
4 L’apparato
escretore
lezione
Il trasporto del sangue
attraverso il sistema dei vasi
sanguigni garantisce l’apporto
di ossigeno e nutrienti e
l’eliminazione delle sostanze
di rifiuto. I tessuti dei vari
distretti corporei, però, non
sono raggiunti direttamente
dal sangue, ma dal liquido
interstiziale, una soluzione
di acqua, sali e altre sostanze,
trasportata nel sistema
linfatico, che attraversa
le sottili pareti dei capillari.
lezione
lezione
sistema
L’apparato
1 Ilcircolatorio
2
e il
respiratorio
sistema linfatico
lezione
292
LF
Il corpo umano: funzioni
Evoluzione
vitali e riproduzione
Tutte le attività metaboliche
producono residui inutili
o addirittura dannosi che
devono essere espulsi
dall’organismo. L’apparato
escretore è formato da organi
specializzati in questa attività
e nel riassorbimento di acqua
e sostanze utili. L’eliminazione
dei materiali di rifiuto
è un processo molto
complesso al quale
partecipano anche organi
che svolgono altre funzioni,
come per esempio la pelle.
VISUALIZZA & ESPLORA
Macchine ad acqua
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R. Faris/Corbis
293
Che cosa vedi?
Con il passaggio dall’infanzia
all’adolescenza il corpo
di ragazzi e ragazze
si trasforma. Questi
cambiamenti dipendono
dal funzionamento degli
organi che costituiscono
l’apparato riproduttore, che
maturano sotto lo stimolo
di ormoni prodotti dall’ipofisi,
responsabili anche dello
sviluppo dei caratteri sessuali
secondari maschili e femminili.
6 Dalla
fecondazione
alla nascita
lezione
lezione
5 L’apparato
riproduttore
La fecondazione dà il via
al processo che porta alla
nascita di un nuovo individuo.
Lo zigote comincia subito
a dividersi e si annida
nell’utero, dove cresce e si
sviluppa: in 260-270 giorni,
attraverso un susseguirsi
di eventi complessi, acquisisce
tutte le caratteristiche
di un individuo completo.
Nel nostro corpo, in ogni istante, si
svolgono innumerevoli reazioni chimiche
e vengono trasmessi messaggi e istruzioni
per far funzionare i diversi organi,
per contrarre i muscoli, per trasformare
gli alimenti in energia, per eliminare
ciò che non serve o è dannoso. Dalla
fecondazione alla nascita, dall’infanzia
all’età adulta, fino alla vecchiaia,
il nostro organismo subisce cambiamenti
stupefacenti e mai casuali, continuando
a reagire ininterrottamente agli stimoli
dell’ambiente esterno: il corpo umano
è una meravigliosa macchina vivente.
FOCUS/EDU
Il controllo delle nascite
ATTIVITÀ
VISUALIZZA & ESPLORA
Prima della nascita
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lezione
unità
L
1
294
OBIETTIVI
Ω conoscere
e descrivere
le funzioni
e la struttura
del sistema
circolatorio
Ω conoscere
e descrivere
le funzioni
e la struttura
del sistema
linfatico
Il sistema
circolatorio
e il sistema
linfatico
giugulare
carotide
vena cava
superiore
aorta
vena cava
inferiore
aorta
addominale
flusso
sanguigno
1
Ilsangue
vena femorale
arteria femorale
Negli organismi pluricellulari complessi, gran parte
delle cellule non è posto a contatto diretto con l’ambiente
esterno. Ma tutti i tessuti devono scambiare con l’ambiente le sostanze nutritive e di rifiuto, l’ossigeno e il diossido di carbonio: è indispensabile quindi la presenza di una
sorta di “rete stradale” che raggiunga tutte le cellule.
Il corpo di un adulto contiene circa 5 litri di un tessuto liquido speciale, il ˘sangue, che scorre in questa
rete di trasporto e raggiunge tutte le parti dell’organismo. Il sangue circola nei vasi sanguigni che, insieme
al cuore, costituiscono il sistema cardiocircolatorio.
vena
valvola
| Di che cosa è fatto il sangue
Il sangue è formato da un liquido chiaro e trasparente, una soluzione acquosa chiamata plasma, e da
una parte cellulare. Nel plasma sono contenuti zuccheri, sali minerali, sostanze nutritive e di rifiuto, e anche
ormoni, vitamine e proteine.
La parte cellulare del sangue è formata da globuli
rossi, globuli bianchi e piastrine (figura 1), derivati dalle cellule staminali (cellule non differenziate capaci
di dividersi molto velocemente) presenti nel midollo
osseo di alcune ossa.
” I globuli rossi sono le cellule sanguigne più numerose: in un millilitro ce ne sono circa 5 milioni. Privi di nucleo, a forma di lente concava su entrambi i
lati, svolgono l’importantissima funzione di trasporto
dell’ossigeno, che si lega all’emoglobina, una proteina
ricca di ferro che dà al sangue il tipico colore rosso.
” I globuli bianchi sono molto meno numerosi dei
globuli rossi: in un millilitro di sangue ce ne sono “soltanto” 5-10 000. Cellule provviste di nucleo e di organuli combattono contro gli agenti patogeni.
4 figura 1
Il sangue
e le sue cellule.
capillari
1 figura 2
Come una rete stradale. All’interno del corpo, il sangue scorre
nelle vene nelle arterie, e all’interno di sottili capillari.
” Le piastrine, piccoli frammenti cellulari, interven-
gono nella coagulazione del sangue. Quando, per
una piccola ferita, il sangue esce dai vasi, se l’emorragia, cioè la fuoriuscita, non è grave, viene bloccata
mediate l’emostasi, un processo che impedisce anche
il passaggio degli agenti patogeni. L’emostasi ha inizio
con l’aggregazione delle piastrine, che nel giro di pochi secondi si accumulano e stimolano la vasocostrizione, cioè la contrazione dei muscoli lisci posti nelle
pareti dei vasi sanguigni danneggiati. Contemporaneamente, per azione delle stesse piastrine, una proteina, la fibrina, agisce sigillando la lesione mediante
un coagulo, cioè una rete in cui restano imbrigliate
le piastrine e i globuli rossi.
| Dove scorre il sangue
Il sangue si muove all’interno del ˘sistema vascolare, formato da tre tipi di vasi sanguigni (figura 2).
” Le arterie sono i vasi in cui scorre il sangue in uscita dal cuore. Soggette a una forte pressione sanguigna,
hanno pareti molto elastiche, ispessite da fibre muscolari
sotto il controllo involontario del sistema nervoso autonomo. Quando il sangue è pompato al loro interno, aumentano di diametro, per restringersi nel breve intervallo di tempo che precede un’altra azione di pompaggio.
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Sotto pressione
” Le vene sono i vasi in cui scorre il sangue che en-
A
ventricolo
destro
cave
vene
vene
iole
capil
lari
venu
le
ie
Scegli la risposta o il completamento corretto.
a nelle arterie
b nell’arteria aorta
3 figura 3
Il cuore è
un muscolo
cavo costituito
da due pompe
disposte
in serie.
valvola mitrale
valvole
semilunari
c nei capillari
d nelle vene cave
˘ I valori della pressione arteriosa oscillano fra:
a 120-80 mmHg
b 120-0 mmHg
c 50-30 cm/s
d 50-0 cm/s
˘ Il sangue scorre più lentamente:
a
b
c
d
vena cava
ventricolo
sinistro
pressione
diastolica
B
nelle vene in generale
nelle vene cave
nelle venule
nei capillari
E ora, pensaci bene...
˘ Perché la misurazione della pressione è effettuata
sull’avambraccio sinistro?
˘ Per quale motivo il sangue circola nei capillari
miocardio
con velocità minore?
˘ In caso di ipertensione si possono raggiungere valori
superiori anche a 150 mmHg. Quali danni alle arterie
ne potrebbero derivare?
IL CORPO UMANO: FUNZIONI VITALI E RIPRODUZIONE
valvola
tricuspide
atrio
destro
pressione
sistolica
è più elevata?
aorta
atrio
sinistro
50
40
30
20
10
0
295
˘ In quale tipo di vasi sanguigni la pressione
arteria
polmonare
vene
polmonari
120
100
80
60
40
20
0
arter
Il sangue si muove costantemente nei vasi perché è
pompato dal ˘cuore, un organo cavo, situato nel torace,
formato da tessuto muscolare cardiaco, chiamato miocardio. Il cuore si contrae e si rilassa ritmicamente.
Grande circa quanto un pugno, il cuore è formato
da una parte destra e una sinistra, separate da un setto,
ciascuna delle quali presenta due cavità: le due cavità superiori si chiamano atri, le due cavità inferiori si
chiamano ventricoli (figura 3).
Il sangue entra nel cuore attraverso gli atri e viene
pompato nel circolo sanguigno dai ventricoli. Atri e
ventricoli sono in comunicazione fra loro grazie alle
valvole atrioventricolari: la valvola tricuspide fra
atrio destro e ventricolo destro e la valvola mitrale fra
atrio sinistro e ventricolo sinistro. Queste due valvole
impediscono al sangue di tornare negli atri dopo essere
passato nei ventricoli. Altre valvole, le valvole semilunari, impediscono al sangue di tornare nei ventricoli
dopo essere passato nelle arterie.
Tutte le cellule del nostro corpo consumano ossigeno nella respirazione. L’ossigeno che introduciamo nell’organismo inspirando aria nei polmoni deve
quindi raggiungerle, e lo fa proprio attraverso il sangue.
Cerchiamo di capire quali strade segue il sangue nel
sistema circolatorio.
arter
Ilcuoreelacircolazionedelsangue
aorta
2
Pressione (mmHg)
” I capillari sono piccoli vasi che mettono in comunicazione vene e arterie e permettono il passaggio di gas
e sostanze dal sangue ai tessuti e viceversa. Le sostanze
trasportate dal sangue entrano ed escono dalle cellule
passando attraverso le pareti dei capillari, molto sottili
perché costituite da un solo strato di cellule epiteliali.
Velocità (cm/s)
Quando il medico misura la pressione sanguigna, comunica
sempre due valori: quello della pressione minima e quello
della massima. La pressione che il sangue esercita sulla
parete delle arterie non è costante: raggiunge un valore
massimo nella fase di contrazione del cuore e un valore
minimo nella fase di rilassamento. Anche la velocità di
scorrimento del sangue all’interno dei vasi non è costante e
alla sua diminuzione è direttamente collegata anche una
diminuzione della pressione sanguigna.
Per comprendere meglio questa relazione, dopo aver letto
attentamente la Lezione osserva i grafici, che mettono
in relazione i valori della pressione e della velocità di
scorrimento del sangue nei diversi tipi di vasi sanguigni, e
prova a rispondere alle domande seguenti.
tra nel cuore, con pareti sottili con scarsa muscolatura
liscia. Tutte le vene sono dotate di valvole che permettono il flusso del sangue in una sola direzione, impedendone il riflusso.
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L1
il sistema circolatorio e il sistema linfatico
circolazione
sistemica
testa, braccia
ao
rta
circolazione
polmonare
vena cava
superiore
polmone
296
arterie polmonari
polmone
AS
AD
VS
VD
vena polmonare
vena polmonare
vena cava inferiore
fegato
intestino
corrispondono alle contrazioni del cuore che, in una
persona adulta a riposo, si riempie e si svuota di sangue
in media 70 volte al minuto.
La pressione sanguigna misurata con un apparecchio chiamato sfigmomanometro è la pressione
arteriosa, cioè la forza esercitata dal sangue sulle pareti dell’arteria del braccio. La misurazione, in mmHg
(millimetri di mercurio), indica una pressione massima (o sistolica), corrispondente alla contrazione del
ventricolo, e una pressione minima (o diastolica)
corrispondente al rilassamento del ventricolo. Un valore normale per un adulto può essere per esempio
120/80 mmHg. Se i valori della pressione superano i
valori medi, si ha ipertensione, una condizione che
può essere dannosa per la salute e va tenuta sotto stretto controllo medico.
Le cellule del cuore si contraggono spontaneamente, in seguito a un segnale elettrico che parte da un
gruppo di cellule situate nell’atrio destro. Da queste
cellule pacemaker (in inglese “segnapassi”), il segnale
si propaga come un’onda alle altre parti del cuore.
| Problemi di cuore
arti e parte inferiore
del corpo
7 figura 4
La circolazione
sanguigna
è organizzata
in due circuiti
collegati: la
circolazione
polmonare e
la circolazione
sistemica.
I percorsi seguiti sono due (figura 4):
”” nella
˘circolazione polmonare il sangue povero
di ossigeno, proveniente dai tessuti, è pompato dal ventricolo destro ai polmoni attraverso le arterie polmonari; qui fa rifornimento di ossigeno, e torna all’atrio
sinistro tramite le vene polmonari;
”” nella ˘circolazione sistemica il sangue carico di
ossigeno, arrivato al cuore, viene pompato dal ventricolo sinistro a tutti i tessuti del corpo attraverso l’arteria aorta, e ritorna poi nell’atrio destro tramite le
vene cave.
La struttura del cuore a quattro cavità permette al sangue carico di ossigeno di non mescolarsi mai con quello che ha già ceduto l’ossigeno ai tessuti. Un sistema
come questo è una circolazione sanguigna doppia
e completa, con due circuiti circolatori e una separazione netta fra i due tipi di sangue.
3
Il ciclo cardiaco
Ogni ciclo cardiaco comprende due fasi: una di
contrazione, chiamata ˘sistole, e una di rilassamento
del muscolo cardiaco, chiamata ˘diastole (figura 5).
Nella sistole, il sangue è spinto dai ventricoli nell’aorta e nell’arteria polmonare; nella diastole, il sangue torna a riempire gli atri entrando dalle vene cave
e polmonari. Il doppio suono “tu-tum” che sentiamo
nel petto corrisponde a due eventi del ciclo cardiaco:
la chiusura delle valvole atrioventricolari e la chiusura
delle valvole semilunari. Le pulsazioni, che si possono
sentire in corrispondenza del polso o dei vasi del collo,
Il cuore è un organo muscolare soggetto a un lavoro
continuo e molto dispendioso dal punto di vista energetico: per funzionare deve ricevere sostanze nutritive
e ossigeno, come tutti gli altri organi. Il cuore quindi,
deve anche “servire se stesso”, pompando il sangue nei
vasi che servono al suo stesso rifornimento: le arterie
coronarie. Quando il cuore, per un’ostruzione o un
problema circolatorio, rimane senza “rifornimenti”, le
cellule del tessuto cardiaco muoiono. È questo l’infarto del miocardio o attacco cardiaco che può essere più
o meno grave in base all’estensione del tessuto danneggiato.
A volte, anche se il cuore è sano, il ritmo del battito cardiaco non è regolare. In questo caso si parla di
aritmia. Quando l’aritmia è molto grave, il chirurgo
impianta nel cuore un pacemaker artificiale, cioè un
apparecchio elettronico che genera impulsi regolari
che danno avvio alla contrazione.
4
Il sistema linfatico
Come abbiamo detto, i tessuti non sono raggiunti
direttamente dal sangue, che resta sempre all’interno
dei vasi, ma da piccole molecole e cellule, in grado di
superare la sottile parete dei capillari: acqua, sali, amminoacidi, glucosio, ormoni, ossigeno e diossido di carbonio, globuli bianchi. La soluzione che esce dai capillari e bagna le cellule, riempiendo gli spazi fra l’una e
l’altra, si chiama liquido interstiziale. Questo liquido
può tornare nel sistema circolatorio rientrando nei capillari sanguigni, oppure essere raccolto dai capillari
linfatici che lo immettono in un sistema di trasporto
parallelo, il ˘sistema linfatico (figura 6). Dai capillari
linfatici il liquido passa nei vasi linfatici che sboccano
in due grandi dotti toracici, per poi confluire nel sistema circolatorio. Una volta entrato nei vasi linfatici, il
liquido interstiziale prende il nome di ˘linfa.
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1
atri e ventricoli
si rilassano
e il sangue fluisce
negli atri
˘ Circolazione polmonare Percorso che porta il sangue
povero di ossigeno dal ventricolo destro ai polmoni,
e quello ossigenato dai polmoni all’atrio sinistro del cuore.
˘ Circolazione sistemica Percorso che porta il sangue
diastole
sistole
degli atri
sistole
dei ventricoli
(diastole degli atri)
ossigenato dal ventricolo sinistro a tutti i tessuti del corpo
e da questi all’atrio destro del cuore.
2
i ventricoli
si riempiono
˘ Cuore Organo muscolare cavo che, contraendosi
autonomamente e ritmicamente, pompa il sangue
nel sistema circolatorio; è costituito da due atri, superiori,
e due ventricoli, inferiori.
297
˘ Diastole Fase del ciclo cardiaco durante la quale atri
3
sb4081a2.eps
Il sistema linfatico si differenzia da quelloCh.37
circolatorio
per alcune caratteristiche:
7/22/02
” la linfa scorre in una sola direzione, dalla periferia al
centro, cioè verso il cuore;
” i capillari linfatici sono tubicini a fondo cieco;
” non esiste un cuore che pompa, quindi il lento scor-
rimento della linfa si deve unicamente alla contrazione
dei muscoli scheletrici e
ai movimenti respiratori
e degli organi interni che
“spremono” le pareti dei
vasi linfatici, provvisti di
valvole che impediscono
il riflusso in senso contrario.
Il sistema linfatico – di
cui fanno parte: midollo osseo, linfonodi (o
ghiandole
linfatiche),
milza, tonsille, adenoidi
e timo – svolge anche un
ruolo importante nella
difesa dalle infezioni.
i ventricoli
si contraggono;
gli atri
si rilassano
˘ Linfa Liquido, contenente acqua, sostanze nutritive,
sostanze di rifiuto e globuli bianchi, che proviene dai tessuti
e, attraverso i vasi linfatici, si riversa nel sangue.
˘ Sangue Tessuto liquido che scorre nei vasi del sistema
circolatorio; è costituito da una parte liquida, il plasma,
e da una parte cellulare.
1 figura 5
Il ciclo cardiaco
è determinato
dall’alternanza
dei movimenti
di contrazione
e di rilassamento
del muscolo
cardiaco.
˘ Sistema linfatico Rete di vasi all’interno dei quali circola,
sempre in un’unica direzione, la linfa.
˘ Sistema vascolare Rete di vasi all’interno dei quali circola
il sangue; è costituito da arterie, vene e capillari.
˘ Sistole Fase del ciclo cardiaco durante la quale atri e ventricoli
si contraggono.
Preparailtest
Scegli il completamento corretto.
1. La funzione dei globuli bianchi è quella di:
timo
milza
a
b
c
d
trasportare l’ossigeno
difenderci dalle malattie infettive
produrre fibrina
formare i coaguli
2. Le arterie:
a
b
c
d
raccolgono le sostanze di rifiuto dai tessuti
escono dal cuore
hanno pareti elastiche e robuste
sono fornite di valvole
3. Dai polmoni, il sangue ossigenato fluisce:
linfonodi
a nell’atrio destro
b nell’atrio sinistro
c nel ventricolo destro
d nel ventricolo sinistro
Completa le seguenti frasi con il termine appropriato.
4. Il ………………………. costituisce la parte liquida del sangue.
vasi linfatici
5. Il ………………………. è il tessuto muscolare che forma
il cuore.
6. La ……………………….. scorre solo in direzione del cuore.
4 figura 6
Il sistema
linfatico è
costituito da
organi linfatici
e da linfonodi
collegati da una
rete di sottili
vasi linfatici.
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Vero o falso?
7. Ogni atrio è in comunicazione
con il corrispondente ventricolo.
v f
dal cuore alla periferia e viceversa.
v f
pompata dal cuore.
v f
8. Nella circolazione sistemica il sangue scorre
9. Come il sangue, la linfa scorre nel corpo
IL CORPO UMANO: FUNZIONI VITALI E RIPRODUZIONE
4
il sangue
viene spinto
nell’aorta
e nelle vene
polmonari
e ventricoli si rilassano.
L
œ Guida allo studio a pagina 322
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lezione
unità
L
2
L’apparato
respiratorio
cavità
nasale
faringe
epiglottide
laringe
trachea
298
OBIETTIVI
Ω conoscere
e descrivere
le funzioni
e la struttura
dell’apparato
respiratorio
1
bronchi
Respirare per vivere
In biologia il termine respirazione ha due significati.
La respirazione cellulare è il processo con cui le cellule ricavano energia dalle sostanze nutritive, consumando
ossigeno e liberando diossido di carbonio (vedi anche Lezione C4). La respirazione è il processo con cui gli animali effettuano lo scambio di gas con l’ambiente esterno per procurarsi l’ossigeno necessario alla respirazione
cellulare e per liberarsi del diossido di carbonio. Alcuni
animali pluricellulari molto piccoli come le planarie,
vermi piatti, riescono ad assorbire l’ossigeno attraverso
la superficie corporea, molto estesa in rapporto alle loro
dimensioni. Gli animali più grandi – la cui superficie a
contatto con l’ambiente esterno è molto ridotta rispetto
al volume totale – effettuano lo scambio dei gas grazie a
sistemi specializzati: le branchie, cioè lamelle irrorate da
capillari sanguigni, di molluschi, crostacei, pesci e girini,
o le trachee, sottili tubicini che si diramano nel corpo,
degli insetti. Gli anfibi allo stadio adulto, i rettili, gli uccelli e i mammiferi respirano grazie a complesse strutture interne, i ˘polmoni, che, insieme ad altri organi,
costituiscono l’apparato respiratorio (figura 1).
2
Gli organi della respirazione
Come il cuore, anche i nostri polmoni funzionano
senza sosta: in un essere umano adulto, l’aria entra ed esce
14-20 volte ogni minuto, frequenza che può aumentare
fino a 80 volte in caso di esercizio fisico intenso.
I polmoni sono due organi a forma di sacco, situati nella cavità toracica, formati da tante piccole cavità,
in cui avvengono gli scambi gassosi. Ai polmoni l’aria
giunge dall’esterno attraverso condotti specializzati che
formano le vie aeree e grazie alla contrazione di muscoli che consentono i movimenti respiratori.
Delle vie aree fanno parte tutte le strutture che
l’aria attraversa per venire a contatto con le superfici
respiratorie. L’aria entra nel nostro organismo attraverso la bocca o le cavità nasali, che portano alla
faringe, un condotto comune all’apparato digerente
e a quello respiratorio. Dopo la faringe, il cibo e l’aria
seguono due percorsi diversi: il cibo passa nell’esofago,
mentre l’aria passa nella laringe, dove si trovano le
corde vocali, membrane che vibrando ci permettono
di emettere suoni.
Dalla laringe l’aria entra nella trachea, che, dopo il
primo tratto, si biforca in due rami chiamati bronchi. I
bronchi entrano nei polmoni ramificandosi a loro volta
polmone
bronchioli
muscoli
intercostali
diaframma
7 figura 1
L’apparato
respiratorio
ha il compito
di fornire
ossigeno
alle cellule
e di espellere
diossido
di carbonio.
alveoli
in condotti più piccoli chiamati bronchioli. I bronchioli raggiungono gli ˘alveoli polmonari, piccole
strutture cave molto irrorate di sangue perché avvolte da capillari. È questa la sede degli scambi gassosi: il
sangue che scorre nei capillari si carica di ossigeno e si
libera del diossido di carbonio. La struttura interna dei
polmoni, estremamente ramificata, consente un notevole aumento della superficie utile per gli scambi.
3
Il meccanismo della respirazione
L’aria entra nel nostro corpo grazie al movimento dei muscoli del torace. La cavità toracica è separata
da quella addominale da una fascia muscolare, il diaframma, che durante l’˘inspirazione si contrae e si
abbassa (figura 2). Contemporaneamente, anche i muscoli intercostali, che si trovano fra le costole ai lati
del torace, si contraggono. La combinazione di questi
movimenti fa espandere la cavità toracica e causa una
diminuzione della pressione all’interno dei polmoni.
L’aria esterna, che ha una pressione maggiore di quella
interna ai polmoni, entra passivamente per riportare la
pressione interna al valore di quella atmosferica.
Durante l’˘espirazione accade il contrario: il diaframma e i muscoli intercostali si rilassano, il volume
della cavità toracica si riduce, ciò causa un aumento
della pressione nei polmoni e l’aria esce.
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lo sterno
si solleva
e si abbassa
˘ Alveoli polmonari Estremità dei bronchioli a forma di sacco,
avvolte da capillari, sede dello scambio dei gas fra l’aria
inspirata e il sangue.
˘ Espirazione Fase della respirazione in cui l’aria viene spinta
dai polmoni all’esterno, grazie alla riduzione di volume
della cavità toracica causata dal rilassamento del diaframma
e dei muscoli intercostali.
muscoli
intercostali
˘ Inspirazione Fase della respirazione in cui l’aria viene
richiamata dall’esterno nei polmoni, grazie all’espansione
della cavità toracica causata dalla contrazione del diaframma
e dei muscoli intercostali.
diaframma
INSPIRAZIONE
ESPIRAZIONE
l’aria entra nella cavità toracica
i muscoli intercostali si contraggono
facendola espandere, il diaframma
si contrae e si abbassa
l’aria fuoriesce dalla cavità toracica
i muscoli intercostali e il diaframma
si rilassano e la cavità toracica
si riduce
| Lo scambio dei gas
Il meccanismo della ventilazione ha un unico, importantissimo scopo: far entrare nell’organismo l’ossigeno atmosferico e far uscire il diossido di carbonio
prodotto durante la respirazione cellulare. Lo scambio
dei gas fra l’aria e il sangue avviene per diffusione (vedi
anche Lezione C1) in corrispondenza delle sottilissime
cellule epiteliali degli alveoli, che sono circondati da
una fitta rete di capillari: l’ossigeno diffonde dagli alveoli ai capillari, il diossido di carbonio dai capillari agli
alveoli (figura 3).
L’ossigeno è poco solubile nel plasma, ma il suo trasporto avviene facilmente grazie al legame con l’emoglobina contenuta nei globuli rossi. Il diossido di carbonio non ha bisogno di un trasportatore perché la sua
molecola ha una maggiore solubilità nel plasma.
|
Il controllo della respirazione
Il ritmo della respirazione è sotto il controllo del sistema nervoso autonomo. Gli impulsi nervosi per la
contrazione del diaframma e dei muscoli intercostali
partono dal midollo allungato. Alcuni recettori presenti nelle arterie rilevano le variazioni di concentrazione del diossido di carbonio nel sangue: quando è
troppo elevata, partono segnali per il centro di controllo
che interviene aumentando
la frequenza degli impulsi diretti ai muscoli, e moCO2
dificando così il ritmo e la
CO2
profondità della ventilazione
O2
polmonare. La ventilazione può anche essere forzata parete
CO2
volontariamente, inviando dell’alveolo
O2
comandi coscienti ai muscoli
del torace e al diaframma.
parete
del capillare
O2
˘ Polmoni Organi respiratori all’interno dei quali avvengono
gli scambi gassosi.
Prepara il test
Scegli il completamento corretto.
1 figura 2
1. I polmoni sono gli organi respiratori di:
Inspirazione
ed espirazione.
Con l’inspirazione
l’aria entra
negli alveoli;
con l’espirazione
fuoriesce.
a girini
b planarie
c rettili
d celenterati
2. Il percorso seguito dall’aria inspirata è:
a
b
c
d
cavità nasali-laringe-faringe-trachea-polmoni
cavità nasali-faringe-bronchi- trachea-polmoni
cavità nasali-trachea-laringe-bronchi-polmoni
cavità nasali-laringe-trachea-bronchi-polmoni
3. Inspirazione ed espirazione sono controllate:
a
b
c
d
dal diaframma
dal diaframma e dai muscoli intercostali
dai polmoni
da tutte le vie aeree
Completa le seguenti frasi con il termine appropriato.
2 figura 3
4. Le corde vocali sono situate all’interno
Gli scambi
di gas.
L’ossigeno
diffonde
attraverso
le sottili pareti
degli alveoli
nei capillari,
dove si lega
all’emoglobina.
Il diossido
di carbonio
passa negli
alveoli e viene
espulso con
l’aria espirata.
della ......................... .
5. La ......................... è una doppia membrana
che avvolge i polmoni.
6. Lo scambio dei gas fra l’aria e il sangue avviene
per ......................... .
Vero o falso?
7. Solo gli animali forniti di polmoni sono in grado
di scambiare gas con l’ambiente esterno.
v f
ricche di vasi sanguigni.
v f
il respiro finché lo desidera.
v f
8. Gli alveoli polmonari sono strutture molto
9. Una persona molto allenata può trattenere
CO2
O2
alveolo
œ Guida allo studio a pagina 322
IL CORPO UMANO: FUNZIONI VITALI E RIPRODUZIONE
Il flusso di aria verso l’interno e verso l’esterno si chiama ventilazione. I polmoni e le pareti toraciche non si
toccano durante gli atti respiratori perché sono separati
da una doppia membrana chiamata pleura, al cui interno si trova il liquido pleurico.
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FOCUS EDU
300
Vite in fumo
Ogni anno, nel mondo, più di 5
milioni di persone perdono la vita
a causa del fumo e gli esperti calcolano che questa cifra potrebbe
arrivare a 8 milioni entro il 2030,
se la tendenza non si invertirà.
Mi fa male, ma non smetto
Anche se i danni causati dal fumo di
sigaretta sono ormai noti, i fumatori
continuano a essere numerosissimi:
in Italia (dati Istat 2006) sono più
di 11 milioni, di cui un milione e
mezzo sono ragazzi di età compresa
fra 15 e 24 anni. La metà dei giovani fumatori, nel nostro paese, accende la sua prima sigaretta fra i 15 e i
17 anni, e i dati dell’Organizzazione
Mondiale della Sanità rivelano che
nel mondo più del 10% dei ragazzi
fra i 13 e i 15 anni sono consumatori di tabacco.
Oggi sui pacchetti di sigarette
si leggono avvertimenti sui danni del fumo, le associazioni per la
lotta contro i tumori organizzano
campagne informative per cittadini
e studenti e, dal 2005, il fumo è
vietato nei locali pubblici chiusi,
inclusi gli uffici e altri luoghi di lavoro. Ma occorre fare ancora molto,
visto che in Italia i morti sono attualmente circa 85 000 l’anno (oltre
il 14% di tutti i decessi). Di queste
persone, poco meno della metà
muoiono di cancro, le altre in seguito
a disturbi cronici dell’apparato respiratorio e a malattie cardiovascolari.
In media, i decessi avvengono fra i
35 e i 69 anni di età. In altre parole,
ciò significa che il fumo fa perdere
molti anni di vita: è stato calcolato che in un uomo di 30 anni che
fuma due pacchetti di sigarette al
giorno la speranza di vita si riduce
di circa otto anni rispetto a un
non fumatore.
Dentro una sigaretta
Ma che cosa c’è nelle sigarette che
fa tanto male all’organismo? La
sostanza più nota fra quelle contenute nel fumo è la nicotina, un
vero e proprio veleno che raggiunge il cervello in soli 7 secondi,
modificando l’attività delle cellule
nervose. Fumando 20 sigarette al
giorno, in una settimana si aspirano
circa 400 milligrammi di nicotina:
la stessa dose, iniettata nel corpo in
una sola volta, causerebbe morte immediata! Attenzione anche
alle cosiddette sigarette “Light”,
o leggere: una recente ricerca ha
dimostrato che in realtà rilasciano
una quantità di nicotina analoga
alle sigarette “forti”.
Il fumo contiene anche altre
sostanze molto pericolose, fra cui
il monossido di carbonio, che contribuisce a dare alle sigarette il loro
tipico aroma, ma che rallenta il
trasporto di ossigeno alle cellule;
il catrame, un insieme di diverse
sostanze, molte delle quali cancerogene; sostanze irritanti come
l’acido cianidrico e l’ammoniaca,
capaci di superare la barriera di
difesa dell’apparato respiratorio e di
danneggiare le cellule epiteliali che
la costituiscono.
I fumatori tossiscono spesso
e hanno molto catarro perché
le cellule cigliate delle vie aeree
non funzionano bene, il muco si
accumula nei bronchi e l’organismo
diventa più vulnerabile alle sostanze
inquinanti, ai virus e ai batteri.
Il fumo può uccidere causando
tumori in diversi organi e distretti corporei (polmone, cavo orale,
laringe, esofago, pancreas, rene,
vescica), enfisema polmonare, bronchite cronica, danni al cervello, problemi
al cuore e all’apparato circolatorio. In aggiunta, è fra i fattori di
rischio per l’aterosclerosi e per
tutte le malattie che ne derivano,
fra cui l’infarto del miocardio e
l’ictus. Anche l’apparato digerente
e quello escretore possono subire
gravi danni, perché il fumo influisce
sulla produzione degli acidi dello
stomaco e le sostanze cancerogene
contenute nel tabacco sono eliminate attraverso i reni e la vescica.
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Come se non bastasse, il fumo
interferisce con la vita di relazione e con le attività normalmente
piacevoli e utili come gli sport o
la buona tavola: i fumatori sono
meno resistenti, hanno riflessi più
lenti, apprezzano poco i sapori e i
profumi, subiscono il progressivo
ingiallimento dei denti e l’avvizzimento della pelle, hanno l’alito
cattivo, i vestiti e i capelli sempre impregnati del tipico odore
di fumo, possono avere problemi
sessuali e non riuscire ad avere figli.
Sono ormai accertati anche i danni
sul feto durante la gravidanza di
una donna fumatrice e quelli del
fumo passivo, cioè del fumo inalato
non direttamente, ma in ambienti dove sono presenti fumatori.
Secondo l’OMS, sono almeno 700
milioni, nel mondo, i bambini che
respirano aria inquinata da fumo di
tabacco, specialmente fra le mura
domestiche. Nei bambini, il fumo
passivo può causare gravi malattie e
ATTIVITÀ
˙ LAB
Quanto diossido di carbonio è presente
nell’aria espirata? Con una semplice
attività è possibile osservare le variazioni
nella concentrazione di diossido
di carbonio presente nell’aria che espiriamo. Durante la respirazione cellulare il
glucosio viene demolito in diossido
di carbonio e acqua per produrre energia.
Il diossido di carbonio è un prodotto
di rifiuto della respirazione di cui
le cellule devono disfarsi perché è tossico;
per questa ragione viene “scaricato”
nel sangue e trasportato ai polmoni con
la circolazione e da qui rilasciato all’esterno grazie alla ventilazione polmonare.
favorire disturbi alle vie respiratorie, come l’asma.
Il fumo è responsabile anche di
danni economici: chi fuma si ritrova
con il portafoglio molto più... leggero,
perché una sigaretta tira l’altra e sembra di non poterne mai fare a meno.
Non iniziare a fumare è facilissimo: basta non accendere la prima
sigaretta, ricordandosi del rischio di
dipendenza e dei pericoli per la salute, ben più importanti del sentirsi
grandi o “alla moda”.
Smettere di fumare può essere più
difficile, soprattutto se si è raggiunto
un grado elevato di dipendenza dalla nicotina, ma è un dovere verso se
stessi e verso tutte le persone a cui
si vuole bene. Non tutti i fumatori
riescono ad abbandonare le sigarette
al primo colpo (secondo le statistiche soltanto uno su quattro), ma se
ci si trova in difficoltà o si hanno
dei dubbi si può trovare aiuto presso
il proprio medico di famiglia o
rivolgendosi a un centro specializzato. Si scoprirà così che esistono
molti “miti” da sfatare, come quello
ó
ó
ó
W
WW
ó
ó
IN SINTESI
˘
Il fumo causa ogni anno milioni di
morti in tutto il mondo, e la tendenza è in aumento.
˘
L’età della prima sigaretta, in Italia,
va dai 15 ai 17 anni.
˘
Il fumo riduce di 8 anni l’aspettativa
di vita, causando tumori, disturbi
cronici dell’apparato respiratorio,
malattie cardiovascolari e danni al
cervello.
˘
Le sigarette contengono un veleno, la
nicotina, e altre sostanze pericolose
come monossido di carbonio, catrame, acido cianidrico e ammoniaca.
˘
Anche il fumo passivo è dannoso:
smettere di fumare (o non cominciare mai) è un dovere verso se stessi e
verso gli altri.
301
FUORI L’ARIA!
Procedimento
˘ Con il pennarello, contrassegna i tre
becher con le lettere A, B e C.
˘ Riempi, per poco più di metà del loro
volume, il becher A con acqua distillata
e i becher B e C con acqua di calce.
˘ Utilizzando la cannuccia di vetro o il
tubo di gomma, soffia dolcemente all’interno del becher A e poi del becher
B per alcuni minuti.
˘ Prendi nota degli eventuali cambia-
menti che si verificano nei tre liquidi
e del tempo che occorre per osservarli,
utilizzando una tabella come quella
che segue.
Osservazioni
Becher
A
B
C
aspetto
del liquido
(limpido/torbido) ................
................
...............
tempo trascorso
................
................
................
E ora rifletti sull’esperienza!
˘ Osserva. Che cosa è avvenuto nei tre
Materiale occorrente
ó
che riguarda l’aumento di peso:
non è vero che tutti gli ex fumatori
ingrassano, e comunque l’eventuale
aumento di peso è limitato e si può
evitare con facili accorgimenti.
liquidi, dopo che vi hai soffiato dentro?
tre becher o tre vasetti di vetro
˘ Fai ipotesi. A quale sostanza è dovuto
una cannuccia o un tubo di gomma
˘ Deduci. Confronta i tempi necessari
questo cambiamento?
un cronometro
acqua di calce (si prepara aggiungendo un po’ di ossido di calcio all’acqua
distillata e filtrando fino a ottenere
una soluzione limpida)
un pennarello
acqua distillata
˘ Soffia anche all’interno del becher C,
ma dopo aver effettuato uno sforzo
prolungato (per esempio, salire e scendere le scale una decina di volte
di seguito).
per far avvenire la reazione nel becher
B e nel becher C. A che cosa pensi sia
dovuta la differenza registrata?
˘ Collega. Da dove proviene il diossido
di carbonio presente nell’aria espirata?
Perché la sua concentrazione aumenta
dopo uno sforzo fisico?
IL CORPO UMANO: FUNZIONI VITALI E RIPRODUZIONE
Che cosa si guadagna
a smettere
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lezione
unità
L
3
L’apparato
digerente
” I carboidrati sono una delle principali fonti ener-
getiche per le cellule: il glucosio che deriva dalla demolizione di tutti i carboidrati è immediatamente
utilizzato per liberare energia con la respirazione cellulare, oppure è immagazzinato sotto forma di glicogeno come fonte energetica di riserva. Sono fonti di
carboidrati gli zuccheri (di canna, di barbabietola), il
miele, la frutta, i cereali, il pane, la pasta, i dolci.
” I grassi sono anch’essi una fonte di energia e un’im-
302
portante materia prima per la costruzione delle membrane cellulari. Gli alimenti che li contengono sono
soprattutto latte e latticini, oli vegetali, carne.
OBIETTIVI
Ω conoscere
la composizione
degli alimenti
e il loro utilizzo
nell’organismo
Ω conoscere
e descrivere
le funzioni
e la struttura
dell’apparato
digerente
2 figura 1
La piramide
alimentare.
Una porzione di
pane corrisponde
a 100 g circa;
una di pasta
o riso a 70-75 g.
Una porzione
di frutta
corrisponde
a un frutto grande
o due piccoli;
una di verdura
a una manciata
circa.
1
Energiaematerieprime
Quando mangiamo, introduciamo nel nostro organismo molecole appartenute ad altri esseri viventi: un
toast, per esempio, è composto da pane fatto con la
farina ottenuta da una pianta, e da prosciutto e formaggio che derivano da due animali. Ogni alimento
contiene sostanze nutritive diverse, che combinate in
una dieta equilibrata forniscono l’energia e le materie prime necessarie al complesso funzionamento del
nostro organismo.
Anche l’acqua ha un ruolo molto importante: essa
infatti costituisce il 70% del nostro corpo, contribuisce
allo svolgimento della maggior parte dei processi fisiologici e al mantenimento dell’omeostasi.
| Le sostanze nutritive
Le sostanze nutritive possono essere suddivise in
cinque classi principali: carboidrati, proteine, grassi, vitamine e minerali. Svolgono diversi tipi di funzioni:
forniscono energia, servono a costruire o riparare varie
parti dell’organismo, si accumulano come sostanze di
riserva. La dieta deve includere tutte le sostanze nutritive in quantità bilanciate. La piramide alimentare
indica in modo semplice e immediato in che proporzione consumare i vari gruppi di alimenti ogni giorno
(figura 1).
dolci, olio e burro
con moderazione
latte, yogurt e formaggio
da 2 a 3 porzioni
verdura
da 2 a 3 porzioni
carne, pollo, pesce,
uova e frutta secca
2 porzioni
frutta
da 2 a 3
porzioni
pane, cereali,
riso e pasta
da 5 a 6
porzioni
” Le proteine sono utilizzate per la costruzione di
molte strutture cellulari e di molecole come ormoni
o anticorpi. Gli esseri umani hanno bisogno delle proteine introdotte con l’alimentazione come fonte degli
amminoacidi essenziali, quelli cioè che non possono essere sintetizzati dall’organismo. Le principali fonti
proteiche alimentari sono: legumi, carne e pesce, latte
e latticini, uova.
” Le vitamine sono indispensabili, anche se in pic-
colissime quantità, per lo svolgimento di moltissime
reazioni chimiche. Tredici sono le vitamine essenziali conosciute che non devono mancare: senza di esse
l’organismo può manifestare sintomi da carenza vitaminica. Sono contenute soprattutto nella frutta e nella
verdura, ma anche nella carne e nel latte.
” I minerali, presenti spesso in piccole tracce, svolgono funzioni molto importanti: calcio e fosforo hanno
una funzione strutturale e formano denti e ossa; lo iodio è indispensabile per la sintesi dell’ormone tiroideo;
il ferro è essenziale nella molecola dell’emoglobina;
sodio e potassio intervengono nella generazione degli
impulsi nervosi. Si trovano nelle verdure, nella frutta,
nei cereali integrali.
2
Ilfabbisognoenergetico
Ognuno di noi ha un diverso fabbisogno energetico, cioè consuma energia in base alle proprie
caratteristiche (età, sesso, peso) e alle attività svolte
durante la giornata. È facile intuire, per esempio, che
il consumo di energia giornaliero di un atleta e di
un impiegato di banca sono molto diversi. Ma ogni
individuo ha anche, in base all’età e al peso, un fabbisogno energetico minimo, che non dipende dalla sua
attività e corrisponde all’energia consumata dal corpo, in condizioni di riposo, per il mantenimento delle
funzioni vitali. Questo consumo “minimo”si chiama
˘metabolismo basale.
Il consumo di energia è misurato in calorie (cal).
Una caloria corrisponde all’energia necessaria per innalzare di un grado centigrado – da 14,5 a 15,5 °C – la
temperatura di un grammo di acqua. Nelle tabelle
dietetiche e sulle confezioni degli alimenti, in genere il contenuto energetico è indicato in kilocalorie
(kcal): 1 kcal = 1000 cal. L’apporto calorico degli alimenti dipende dalla loro composizione. È stato calco-
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I consigli del dietologo
lato che un grammo di carboidrati e un grammo di
proteine liberano circa 4 kilocalorie ciascuno, mentre
un grammo di grassi ne libera circa 9. A parità di peso
(100 g), le kilocarie fornite sono 66 per il latte intero,
283 per le tagliatelle all’uovo, 538 per il cioccolato al
latte con cereali.
Una dieta equilibrata prevede un’alimentazione varia che
comprenda tutte le diverse sostanze nutritive e un giusto
apporto di vitamine e sali minerali. Anche il contributo
energetico deve provenire da diversi principi nutritivi.
I dietologi propongono questa ripartizione: carboidrati
60-70%; proteine 10-15%; grassi 20-25% Ma come si fa
a seguire i buoni consigli dei medici quando impegni
e abitudini ci portano spesso a cibarci di pizza, panini,
hamburger e cibi confezionati? Qualcosa possiamo
fare, per esempio abituarci a leggere le etichette dei cibi
confezionati per renderci conto
di cosa stiamo fornendo al
nostro organismo in termini
di principi nutritivi
e di energia.
3
Iltubodigerente
Per poter utilizzare gli alimenti come fonti di energia e materie prime, il nostro organismo deve prima
digerire le macromolecole che li compongono, cioè trasformarle in molecole più piccole – monosaccaridi,
amminoacidi, acidi grassi, glicerolo – e poi assorbirle.
Digestione e assorbimento avvengono nell’apparato digerente, che comunica con l’esterno tramite due
aperture, una per l’ingresso del cibo, la bocca, l’altra
per l’uscita dei materiali di scarto, l’ano (figura 2).
Gli organi che costituiscono l’apparato digerente
si susseguono dalla bocca all’ano formando un lume,
cioè un tubo continuo, rivestito internamente da un
tessuto epiteliale. Altre strutture, fra le quali ghiandole
come il pancreas e il fegato, sono collegate al lume attraverso dotti separati.
Informazioni
nutrizionali
valore energetico (kcal)
per
100 g
240
proteine (g)
10,2
carboidrati (g)
35,1
grassi (g)
3 figura 2
L’apparato
digerente
è formato
da un lungo
tubo con organi
e ghiandole
annesse.
303
6,5
Ingredienti: farina di grano tenero,
acqua, passata di pomodoro, formaggio, siero di latte, olio di oliva,
lievito, olio vegetale, sale, basilico,
acido ascorbico.
A
Scegli la risposta corretta.
˘ Quale ingrediente della pizza contiene la maggior
quantità di carboidrati?
a
b
c
d
il lievito
il formaggio
la farina di grano tenero
l’olio di oliva
˘ Da quali ingredienti è fornito l’apporto di grassi?
esofago
a
b
c
d
fegato
stomaco
cistifellea
dal basilico e dal sale
dall’olio di oliva e dall’olio vegetale
dalla passata di pomodoro e dall’acido ascorbico
dal lievito e dalla farina
energetico?
pancreas
colon
intestino
tenue
a
b
c
d
B
la farina
l’olio
il pomodoro
il sale
E ora, pensaci bene...
˘ A 15 anni un ragazzo ha bisogno di circa 2900 kcal
retto
al giorno. Quale percentuale del suo fabbisogno
giornaliero forniscono 100 g di pizza?
˘ Ricordando che 1 g di carboidrati e 1 g di proteine
liberano circa 4 kcal e che 1 g di grassi libera circa
9 kcal, l’apporto energetico di ciascun principio nutritivo
riportato sull’etichetta corrisponde alle indicazioni
dei dietologi?
˘ La pizza può essere considerata un buon cibo dal punto
di vista nutrizionale? Perché?
IL CORPO UMANO: FUNZIONI VITALI E RIPRODUZIONE
˘ Quale, fra i seguenti ingredienti, non fornisce apporto
L
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L3
l’apparato digerente
4
La digestione
Prima fase: dalla bocca all’esofago
Passando dalla bocca all’esofago, il cibo ingerito subisce
anzitutto una digestione meccanica: è frantumato e macinato dai denti e rivestito di saliva secreta delle ghiandole salivari. La saliva è formata da muco, che ha un’azione
lubrificante, e da due enzimi: l’amilasi, che demolisce in
molecole più piccole i polisaccaridi, cioè effettua una prima fase di digestione chimica, e il lisozima che annienta
molti batteri distruggendone le pareti cellulari.
I frammenti di cibo masticato e il muco costituiscono
il ˘bolo, che entra nella faringe spinto dal movimento
della lingua e di altri muscoli. Oltre che con l’esofago, la
faringe comunica direttamente con le vie aeree. Durante
la deglutizione, un piccolo lembo di tessuto, l’epiglottide, si sposta chiudendo per una frazione di secondo
l’entrata delle vie aeree: così il bolo prosegue lungo il
canale digerente. Quando si deglutisce troppo in fretta,
l’epiglottide non ha il tempo di spostarsi e il boccone
“va di traverso”. I movimenti del bolo lungo il canale
digerente si devono alle onde peristaltiche, contrazioni
dei muscoli lisci che ne rivestono il lume.
|
304
| Seconda fase: dallo stomaco all’intestino tenue
Passando attraverso il cardias, una valvola che impedisce al cibo di rifluire verso la bocca, il bolo proveniente
dall’esofago arriva nello ˘stomaco, un organo a forma
di sacco con un rivestimento di muscolatura liscia che
ne consente la dilatazione e la contrazione: qui la digestione chimica continua (figura 3). L’arrivo del bolo
nello stomaco stimola le ghiandole gastriche a secernere
succo gastrico, composto da acido cloridrico e pepsina
(un enzima che smonta le macromolecole proteiche) e
muco. L’acido cloridrico è una sostanza corrosiva, ma è
necessario alla digestione perché la pepsina può svolgere
la propria azione enzimatica solo in ambiente acido. Le
pareti dello stomaco sono protette dalla corrosione grazie alla presenza del muco.
Il cibo assume l’aspetto di un liquido denso, il
˘chimo, che passa nell’˘intestino tenue attraverso la
valvola del piloro. Nel chimo si trovano in sospensione
le molecole dei lipidi, non ancora “smontate”, e l’even5 figura 3
Le pareti
dello stomaco
sono formate
da tre strati
muscolari
e sono rivestite
internamente
dalla mucosa
gastrica.
tuale cellulosa presente negli alimenti di origine vegetale. Il nostro apparato digerente, infatti, non contiene
enzimi in grado di digerire la cellulosa; in altri animali
come i bovini lo stomaco ospita batteri che svolgono
questo processo.
Nell’intestino tenue si riversano le sostanze prodotte dalla parte esocrina del pancreas e dal fegato. Il
pancreas, una ghiandola di forma allungata posta sotto
lo stomaco, è formato da gruppi di cellule endocrine e
da ghiandole esocrine che secernono il ˘succo pancreatico, formato da numerosi enzimi che attaccano i
lipidi e riducono ulteriormente i frammenti derivati
dalla demolizione delle proteine e dei carboidrati, ricavandone rispettivamente amminoacidi e glucosio.
Il fegato è la più grande ghiandola esocrina del
nostro corpo (figura 4) e secerne la ˘bile, capace di
rompere le goccioline di grasso rimaste in sospensione
nel chimo, facilitando l’azione degli enzimi digestivi che
demoliscono i grassi in glicerolo e acidi grassi. La bile è
immagazzinata in un piccolo sacchettino, la cistifellea,
e si riversa nell’intestino tramite il dotto biliare solo
quando è presente il chimo. Oltre a demolire le sostanze
dannose (vedi par. 5), il fegato è anche un grande magazzino di riserva: il glucosio in eccesso nel flusso sanguigno
viene infatti convertito in glicogeno e immagazzinato
dalle sue cellule. Inoltre, le innumerevoli reazioni chimiche che si svolgono nel fegato liberano calore distribuito
in tutto il corpo attraverso il sangue.
| Terza fase: l’assorbimento e il recupero dell’acqua
L’azione di smontaggio di enzimi e bile permette all’intestino tenue di svolgere la sua attività di assorbimento: amminoacidi, glucosio, acidi grassi e glicerolo
passano attraverso l’epitelio dell’intestino per diffusione passiva o per trasporto attivo, ed entrano nei capillari sanguigni o nei vasi linfatici – nel caso degli acidi
grassi e del glicerolo – per essere trasportati alle cellule.
La struttura dell’epitelio intestinale, ripiegato in tante
piccole protuberanze chiamate villi, la cui superficie è
2 figura 4
Il fegato è una ghiandola di grandi dimensioni
– in un adulto, pesa circa 1300 g – che elabora buona
parte delle sostanze provenienti dall’intestino.
mucosa gastrica
piloro
strati
di muscolatura
liscia
intestino tenue
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mucosa
strati di muscolatura
mucosa
villo
cellula
epiteliale
˘ Bile Miscuglio di sostanze prodotto dal fegato e riversato
lume
dell’intestino
nell’intestino dopo essersi accumulato nella cistifellea.
capillare
˘ Bolo Miscuglio di cibo masticato e muco in cui l’amido
è stato parzialmente demolito dagli enzimi salivari.
vaso
linfatico
vena
ulteriormente estesa dal ripiegamento delle membrane cellulari in microvilli (300 m2 di estensione totale,
come un campo da tennis), permette un elevato assorbimento delle sostanze nutritive (figura 5). Nel tratto
successivo del canale digerente arrivano soltanto acqua,
ioni, muco e sostanze non digeribili come la cellulosa.
Dall’intestino tenue, il chimo privato delle sostanze
nutrienti passa nel colon, il primo tratto dell’˘intestino
crasso. Qui sono assorbiti l’acqua e gli ioni in soluzione.
Il colon sfocia nel retto, il tratto dell’intestino dove vengono immagazzinate le feci, formate dai resti del chimo
privato della maggior parte dell’acqua e dei frammenti non digeriti. Nel colon si trovano anche colonie di
batteri, che svolgono un’azione importante perché si
nutrono delle molecole non assorbite e producono sostanze utili, fra cui molte vitamine del gruppo B. Le feci
sono poi espulse attraverso l’ano.
In corrispondenza del passaggio fra intestino tenue
e intestino crasso si trova un’appendice chiusa che si
protende dal cieco, una deviazione dal percorso principale del canale digerente. L’appendice non sembra avere
alcun ruolo nella digestione e nell’assorbimento, ma può
infettarsi – l’infezione si chiama appendicite – rendendo necessario un intervento chirurgico di asportazione.
5
Idisturbidell’apparatodigerente
Un disturbo piuttosto comune dell’apparato digerente è il reflusso gastroesofageo (RGE), una risalita
del chimo nella prima parte dell’esofago, che causa bruciore per via degli acidi presenti nei succhi gastrici: a lungo andare può danneggiare il rivestimento dell’esofago.
Fra le malattie che colpiscono lo stomaco ci sono la gastrite (infiammazione) e l’ulcera (erosione o addirittura
perforazione della parete). La gastrite può essere causata
dall’uso di farmaci come gli antinfiammatori, da stress,
da consumo di alcol o di cibi irritanti. Per l’ulcera, fino a
poco tempo fa venivano indicate le stesse cause; oggi si sa
che il responsabile primario di questo fastidioso disturbo
è un batterio, l’Helicobacter pylori, che resiste all’ambiente
acido dello stomaco e ne danneggia il rivestimento.
Nel fegato sono demolite le sostanze dannose come
farmaci, droghe, alcol o veleni. Un abuso di sostanze
tossiche può portare al suo affaticamento e può insorgere una grave malattia: la cirrosi epatica. Se il tessuto
del fegato si infiamma, subentra uno stato indicato in
generale come epatite la cui frequente causa è il consumo eccessivo di alcol.
1 figura 5
L’intestino.
Come le dita
di una mano,
i villi si estendono
nel lume
intestinale
permettendo
l’assorbimento
delle sostanze
utili all’organismo.
˘ Chimo Liquido denso che deriva dalla digestione del cibo
nello stomaco.
˘ Intestino crasso Parte finale del tubo digerente in cui hanno
luogo il riassorbimento dell’acqua e la formazione delle feci.
˘ Intestino tenue Parte dell’apparato digerente, la cui parete
305
interna è ripiegata in villi, dove ha luogo l’assorbimento
delle sostanze nutritive.
˘ Metabolismo basale Fabbisogno energetico minimo che
corrisponde all’energia consumata dal corpo in condizioni
di riposo, per il mantenimento delle funzioni vitali.
˘ Stomaco Organo a forma di sacco in cui il bolo si mescola
al succo gastrico e ha inizio la digestione delle proteine.
˘ Succo pancreatico Miscuglio di enzimi secreti dal pancreas
esocrino.
Preparailtest
Scegli il completamento corretto.
1. Sono contenuti principalmente nella frutta
e nella verdura:
a
b
c
d
amminoacidi essenziali
proteine e grassi
vitamine e sali minerali
carboidrati e proteine
2. La digestione meccanica del cibo avviene:
a nello stomaco
b in bocca
c nell’intestino crasso
d nell’intestino tenue
3. È una funzione del fegato:
a
b
c
d
produrre la bile
produrre enzimi digestivi
accumulare glicogeno
sia a sia c sono corretti
Completa le seguenti frasi con il termine appropriato.
4. Il nostro ………………………. ………………………. dipende
dalla quantità di energia che giornalmente
consumiamo.
5. Il succo ………………………. è una soluzione acida prodotta
dallo stomaco.
6. La parte esocrina del ………………………. produce enzimi
digestivi.
Vero o falso?
7. Gli amminoacidi essenziali sono gli unici
che il nostro organismo può produrre.
v f
sono quelli prodotti dallo stomaco.
v f
digestivi.
v f
8. I primi enzimi che intervengono nella digestione
9. Nell’intestino crasso non avvengono processi
œ Guida allo studio a pagina 322
IL CORPO UMANO: FUNZIONI VITALI E RIPRODUZIONE
arteria
L
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FOCUS EDU
306
Mangiare bene
per stare bene
Comportamenti alimentari
scorretti, con conseguenze spesso
molto pericolose per la salute,
sono sempre più diffusi fra i giovani.
Quando l’alimentazione
è un problema
Alessandra ha 14 anni e non è affatto
grassa per la sua età e la sua altezza.
Ma un giorno, senza consultare nessuno, inizia a mangiare sempre meno,
riducendo i suoi pasti a piccoli bocconi di crackers o di mela e a qualche
yogurt magro. Dimagrisce molto in
fretta, ma a volte sviene e a scuola
non riesce a concentrarsi. I suoi genitori impiegano un po’ di tempo ad
accorgersi che qualcosa non va. Ma,
per fortuna, la portano in tempo da
uno specialista in scienze dell’alimentazione, che non ha difficoltà a fare
la sua diagnosi: Alessandra rischia di
diventare anoressica.
La sua amica Marta invece mangia
tantissimo, svuotando il frigo a ogni
pasto. Ma poi, presa dai sensi di colpa,
si rifugia nel bagno e si procura il
vomito: Marta è bulimica.
Anche Giorgio ha 14 anni.
È abituato a ingurgitare merendine,
patatine e caramelle a tutte le ore
del giorno fin da quando era piccolo. Consuma pasti sbilanciati, con
tanta pasta, pane, pizze e poca frutta
e verdura. Non fa attività sportive
ed esce raramente, perché preferisce stare a casa a guardare la TV o a
giocare con i videogames. Giorgio
e la sua famiglia sono stati informati
dal medico che il ragazzo è al limite
dell’obesità: il suo peso corporeo sta
per superare del 20% quello normale
per un ragazzo della sua corporatura e
della sua età.
Oggi circa 3 milioni di persone in
Italia soffrono di disturbi del comportamento alimentare.
Anoressia e bulimia
L’anoressia è un disturbo alimentare
legato a fattori psicologici. Il rifiuto di
mangiare è determinato da profondi
disagi, ansia di controllo, mancanza di
autostima, e può essere scatenato o
favorito da eccessive aspettative da
parte della famiglia o, al contrario, da
situazioni di abbandono psicologico,
solitudine e carenze affettive. Altre
possibili cause scatenanti sono traumi
come gli abusi sessuali. Su queste persone, già fragili, i messaggi che arrivano da pubblicità, televisione, moda,
possono contribuire a rafforzare la
convinzione che per farsi accettare
sia necessario perdere peso, entrare
in vestiti di due o tre taglie inferiori,
somigliare ai modelli proposti.
Le conseguenze sono molto pericolose: la diminuzione della pressione
arteriosa e della temperatura corporea e il complessivo indebolimento
dell’organismo possono causare danni
gravissimi e portare addirittura alla
morte. L’anoressia può manifestarsi anche precocemente, intorno ai 12 anni.
A esserne colpite sono soprattutto le
ragazze, ma i casi di anoressia fra i maschi sono in aumento. Nelle femmine,
uno dei segnali a cui fare attenzione
è la scomparsa delle mestruazioni. Altri
indizi possono essere: la tendenza a
tagliare il cibo in pezzetti minuscoli; il
tentativo di evitare la compagnia dei
familiari durante i pasti; l’insoddisfazione di sé e dei propri risultati, per
esempio scolastici; la negazione del
fatto che il dimagrimento e il malessere conseguente siano un problema;
l’iperattività (per esempio ore passate
in palestra); la solitudine (rifiuto di
incontrare gli amici).
La bulimia si manifesta in modo
diverso: chi ne soffre mangia tanto
e senza controllo, ingerendo nello
stesso pasto tutti gli alimenti che ha a
disposizione. Poi, spinto dalla necessità
di liberarsi delle calorie ingerite, si
procura il vomito o prende dosi massicce di lassativi. I sintomi della bulimia
sono: diarrea, svenimenti, disturbi
renali, danni ai denti causati dal vomito
che fa risalire nella bocca i succhi acidi
della digestione. Anche la bulimia può
avere esiti molto gravi.
Le cause psicologiche di queste
malattie, per esempio la depressione
e la scarsa stima di se stessi, nascono
spesso da difficoltà nei rapporti con
gli altri, specialmente con gli adulti. È
importante capire che ogni individuo
ha caratteristiche fisiche diverse, e che
per rimanere sani non si può in nessun
caso trascurare il fabbisogno energetico
e di materie prime del proprio organismo. Soltanto un medico è in grado
di valutare correttamente questo fabbisogno, consigliando se necessario una
dieta controllata ed equilibrata in base
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Pericolo obesità
La definizione di obesità (Ministero
della Salute) è “un eccesso di tessuto
adiposo in grado di indurre un aumento significativo di rischi per la sa-
ATTIVITÀ
˙ LAB
Il nostro organismo ha bisogno di energia per svolgere qualsiasi attività,
sia fisica sia intellettuale, ma ne
consuma molta anche per mantenere
costanti le sue funzioni fondamentali,
come per esempio il valore della temperatura corporea.
Questa porzione di energia rappresenta
il metabolismo basale. Attraverso
questa attività puoi calcolare il valore
del tuo metabolismo basale e stabilire
il tuo reale fabbisogno energetico WW
W
in base alle attività che svolgi.
Materiale occorrente
ó
ó
ó
una calcolatrice
un righello
un quaderno
lute (malattie cardiovascolari, pressione alta, diabete, ipercolesterolemia)”.
L’obesità interessa tutte le fasce di età.
Quella che si manifesta nell’infanzia
e nell’adolescenza può avere diverse
cause: errati comportamenti alimentari,
sedentarietà, fattori genetici e familiari. Il rischio che un bambino obeso
diventi un adulto obeso aumenta con
l’età: dal 26 al 41% dei bambini obesi
in età prescolare diventano obesi da
adulti, ma fra i bambini in età scolare
la percentuale arriva al 69%, e fra gli
adolescenti addirittura all’83%.
˘ Misura la tua altezza in centimetri
e il tuo peso in kilogrammi.
Utilizzando la Tabella 1 e aiutandoti
con un righello ricava la superficie
del tuo corpo espressa in metri
quadrati, collegando le cifre che indicano approssimativamente
la tua statura e il tuo peso.
˘ Utilizzando la Tabella 2, individua
il tuo consumo energetico
espresso in kilocalorie per metro
quadrato di superficie corporea
ogni ora.
˘ Moltiplica il valore individuato
nella Tabella 1 per quello ottenuto
dalla Tabella 2. Troverai il valore
del tuo metabolismo basale per ora.
˘
L’anoressia si manifesta con un drastico
rifiuto del cibo che porta a una perdita
di peso veloce ed eccessiva.
˘
La bulimia si manifesta con “abbuffate” incontrollate di cibo, seguite da vomito indotto o assunzione di lassativi.
˘
Un’alimentazione scorretta e un’eccessiva sedentarietà possono portare
a un aumento di peso. Chi è obeso da
bambino o adolescente, ha elevate probabilità di diventare un adulto obeso.
˘
Se si hanno dubbi sulle proprie abitudini alimentari, occorre sempre rivolgersi
al medico.
IN SINTESI
˘
I disturbi del comportamento alimentare, come l’anoressia, la bulimia e l’obesità, sono legati a fattori psicologici e
307
QUANTA ENERGIA MI SERVE?
Moltiplica questo valore per 24 e
otterrai il tuo metabolismo basale
giornaliero.
tabella 1 Superf icie corporea
altezza (cm)
m2 di superficie corporea
2,3
2,2
2,1
2,0
1,9
1,8
1,7
1,6
1,5
1,4
183
175
liero medio in base all’occupazione
svolta, espresso in kilocalorie.
Aggiungi il valore che ti riguarda
al tuo metabolismo basale e troverai
il tuo fabbisogno energetico
giornaliero.
168
160
152
145
˘ Calcola. Quanto incide, in percen-
tuale, il valore del tuo metabolismo
basale sul consumo energetico medio
giornaliero?
gli uomini hanno un metabolismo basale per metro quadrato di superficie
corporea superiore a quello
delle donne?
˘ Deduci. Perché le attività di studio
richiedono un dispendio di energia
minore rispetto a una pratica sportiva
o allo svolgimento di un lavoro
pesante?
˘ Collega. Procurati (da libri,
riviste o in Internet) una tabella
che riporti il contenuto energetico
dei più comuni alimenti. Prova
a verificare, anche approssimativamente, se la quantità di kilocalorie
che introduci in media quotidianamente è adeguata al tuo
consumo energetico oppure
è troppo scarsa o in eccesso.
101
96
92
86
82
77
73
68
64
59
54
50
45
41
1,3
1,2
137
130
E ora rifletti sull’esperienza!
peso (kg)
190
˘ La Tabella 3 indica il consumo giorna-
˘ Fai ipotesi. Per quale ragione
Procedimento
possono essere scatenati o favoriti
da ansie, carenze affettive, traumi.
Tutti mettono, per diverse ragioni,
la salute a grave rischio.
36
1,1
32
1,0
27
tabella 2 Metabolismo basale
per unità
0,9
23
di superf122icie corporea
0,8
18
114 per m2 di superficie corporea
kcal/ora
0,7
età (anni)
108
maschio
10-12
51,5
12-14
50,0
14-16
46,0
16-18
43,0
18-20
41,0
38,0
20-30
39,5
37,0
30-40
39,5
36,5
40-50
38,5
36,0
50-60
37,5
35,0
60-70
36,5
34,0
0,6
femmina14
50,0
46,5
DS060022
L3 focus
9
43,0
40,0
tabella 3 Consumo giornaliero in base
all’occupazione
Attività
kcal necessarie
sedentaria (es. studente) 500-700
leggera (es. impiegato)
750-1200
moderata (es. operaio)
1250-1500
pesante (es. atleta
professionista)
1550-5000
e oltre
IL CORPO UMANO: FUNZIONI VITALI E RIPRODUZIONE
all’età e alle attività svolte. Navigando
in Internet è facile imbattersi in siti e
blog in cui il dimagrimento e il drastico rifiuto del cibo sono proposti come
stili di vita da imitare. Queste fonti di
informazioni sono piene di notizie
errate e di indicazioni pericolosissime
per la salute. Se hai dubbi o domande,
se ti senti in sovrappeso o il tuo corpo
non ti piace e vorresti fare una dieta,
rivolgiti sempre a persone competenti,
come il tuo medico di famiglia o gli
operatori di un consultorio.
L
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lezione
unità
L
4
L’apparato
escretore
308
OBIETTIVI
1
Rifiuti da eliminare
Ω conoscere
e descrivere
le funzioni
e la struttura
dell’apparato
escretore
2 figura 2
La struttura
del rene. Il rene
è costituito
da numerosi
nefroni, formati
dal glomerulo,
dal tubulo renale
e dalla capsula
di Bowman.
Chiedete a un bambino di indicarvi i prodotti di
rifiuto del nostro corpo: nominerà senza esitare le feci
e le urine (anche se li chiamerà sicuramente con altri
termini!), perché sono gli scarti più visibili. In realtà,
il processo di espulsione dei prodotti di scarto include anche l’eliminazione del diossido di carbonio mediante l’espirazione e quella dell’acqua e delle sostanze
in essa disciolte tramite il sudore. Tutti questi processi,
insieme, costituiscono l’˘escrezione, un’attività svolta
da organi specializzati che formano l’apparato escretore, ma anche da altri organi non specializzati come
la pelle, i polmoni e l’intestino che ha il compito di
eliminare le feci.
L’apparato escretore ha la funzione primaria di “pulizia” dell’organismo perché provvede a eliminare i rifiuti provenienti da tutti i tessuti del corpo. I suoi organi
principali sono i ˘reni, che hanno una forma a fagiolo
e sono situati ai lati della cavità addominale, uno a destra
e uno a sinistra (figura 1). I reni funzionano come filtri:
il sangue proveniente da tutte le altre regioni del corpo
viene convogliato verso di loro, entra al loro interno
dove è purificato, proprio come accade quando si fa
passare l’acqua attraverso un filtro di depurazione per
liberarla dalle particelle e dalle sostanze tossiche.
Il processo di filtrazione renale elimina diversi prodotti di scarto, primi fra tutti i rifiuti azotati che derivano dal metabolismo delle proteine. A differenza degli
zuccheri e dei grassi, che “smontati” producono solo
nefrone
corticale
midollare
corticale
capsula di Bowman
vena renale
glomerulo
tubulo
renale
arteria
renale
uretere
rete di
capillari
dotto
collettore
midollare
rene
uretere
vescica
uretra
1 figura 1
L’apparato escretore. I reni si trovano nella cavità addominale
e comunicano con l’esterno attraverso l’uretra.
acqua e diossido di carbonio, le proteine contengono
azoto, che resta nei prodotti di smontaggio sotto forma di composti tossici, come l’ammoniaca. Nel nostro
organismo, grazie ad alcuni enzimi prodotti dal fegato, l’ammoniaca è trasformata in ˘urea, un composto
meno pericoloso, ma che deve comunque essere eliminato. L’urea è una sostanza solubile in acqua: i reni
la “catturano” dal sangue e la raccolgono in un liquido
eliminato poi dall’organismo, l’˘urina.
Oltre a ripulire il sangue dalle scorie con questa
attività di filtrazione, i reni svolgono un’altra importantissima funzione nel mantenimento dell’omeostasi,
perché regolano l’equilibrio idrosalino, cioè tengono
sotto controllo la quantità di acqua e la concentrazione
di ioni e di altre sostanze disciolte mediante un’attività
di riassorbimento delle sostanze utili.
2
Struttura e funzione dei reni
Il sangue non filtrato e quello purificato entrano
ed escono dai reni tramite arterie e vene: il sangue proveniente dai tessuti e carico di rifiuti azotati e altre scorie arriva a ogni rene tramite l’arteria renale, quello
purificato ne esce attraverso la vena renale (figura 2).
Ma che cosa succede esattamente all’interno dei reni?
Per capirlo, vediamo innanzitutto come sono fatti questi
organi-filtro. Ogni rene è formato da una zona corticale
esterna, e da una zona midollare interna. La struttura
responsabile della funzione di escrezione, il ˘nefrone,
è costituita da un tubulo ripiegato e da un gomitolo di
capillari chiamato glomerulo. Ciascun rene può contenere fino a un milione di nefroni.
Nella zona corticale, all’interno del glomerulo, la
pressione sanguigna è così alta che la parte liquida del
sangue, il plasma, fuoriesce dalle pareti dei capillari, men-
alla vescica
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3-04-2009 14:35:27
˘ Escrezione Eliminazione delle sostanze di rifiuto provenienti
tre le cellule del sangue e le macromolecole delle proteine rimangono invece all’interno perché sono troppo
grosse.
Il plasma viene raccolto nella capsula di Bowman,
una piccola sacca formata da tessuto epiteliale che circonda ciascun glomerulo. Il liquido che esce dalla capsula di Bowman, che da questo punto in poi si chiama
ultrafiltrato e ha ancora una composizione molto simile
a quella del plasma, passa quindi nel tratto successivo, il
tubulo renale, la cui parte inferiore arriva nella zona
midollare per poi risalire di nuovo nella corticale. Nel
tubulo vengono riassorbite una quota d’acqua e le sostanze nutritive come il glucosio, che ritornano nel sangue (figura 3).
Il liquido che alla fine lascia il tubulo contiene le
sostanze di rifiuto, come l’urea e le tossine, e prima di
giungere agli ureteri passa nel dotto collettore, lungo
il quale viene riassorbita la maggior parte dell’acqua rimanente.
Dagli ureteri, l’urina che si è formata, e che contiene
tutte le sostanze che non sono state riassorbite, passa nella vescica e viene espulsa all’esterno attraverso l’uretra.
˘ Nefrone Unità funzionale del rene, costituita dal glomerulo,
un gomitolo di capillari avvolto dalla capsula di Bowman
dalla quale si diparte il tubulo renale.
˘ Reni Coppia di organi dell’apparato escretore che filtrano
e depurano il sangue e regolano l’equilibrio idrosalino.
˘ Urea Composto azotato di rifiuto prodotto dal fegato
˘ Urina Liquido prodotto dalla filtrazione renale ed eliminato
all’esterno.
Prepara il test
Scegli il completamento corretto.
1. È un prodotto del processo di escrezione:
a
b
c
d
a
b
c
d
Perché ci viene sete quando fa caldo e sudiamo
oppure quando mangiamo patatine o noccioline? Perché il nostro sistema nervoso, in particolare l’ipotalamo, riceve le informazioni da recettori che rilevano la
concentrazione di sali nel sangue: quando questa concentrazione aumenta, perché ne introduciamo troppi o
perché perdiamo acqua, parte il segnale “sete” per farci
bere e ripristinare il giusto equilibrio idrosalino.
La filtrazione renale è un meccanismo importantissimo per la nostra salute. La concentrazione dell’acqua e dei sali nel sangue deve essere controllata in base
alle esigenze dell’organismo. Le sostanze utili, come il
glucosio, devono essere conservate mentre tutte le sostanze nocive e i residui tossici, come quelli che derivano dai farmaci, devono assolutamente essere eliminate.
La presenza nelle urine di sostanze che normalmente
dovrebbero essere riassorbite, come il glucosio, indica
che qualcosa non funziona correttamente: ecco perché
i medici prescrivono gli esami delle urine.
Nella regolazione della funzione renale intervengono anche alcuni ormoni fra cui l’ormone antidiuretico (ADH) che impedisce la perdita di acqua.
capsula di
Bowman
Filtrazione
filtrato
sangue
da pulire
acqua,
sodio
e glucosio
il sudore
il diossido di carbonio
l’urina
tutti i completamenti sono corretti
2. L’ultrafiltrato si forma all’interno:
Escrezione e omeostasi
Riassorbimento
309
proveniente dalla demolizione degli amminoacidi.
capillare
della capsula di Bowman
del glomerulo
dell’uretra
del tubulo renale
3. L’attività dei reni permette di mantenere costante:
a
b
c
d
il tono muscolare
la concentrazione idrosalina
la rimozione di CO2 dal sangue
il battito cardiaco
Completa le seguenti frasi con il termine appropriato.
4. Grazie ad alcuni enzimi prodotti nel fegato,
l’ammoniaca viene trasformata in ......................... .
5. Ogni rene è costituito da centinaia di migliaia
di ......................... .
6. Prima di essere eliminata all’esterno l’urina viene
raccolta nella ......................... .
Vero o falso?
7. I rifiuti azotati provengono dal metabolismo
3 figura 3
Filtrazione e
riassorbimento.
Ogni neurone
filtra acqua
e sostanze
di rifiuto
dal sangue
e riassorbe
acqua, sali
e sostanze
come il glucosio.
delle proteine.
v f
sia grandi sia piccole.
v f
riassorbiti nei tubuli renali.
v f
8. Attraverso il glomerulo passano molecole
9. Il glucosio e, in parte, l’acqua vengono
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all’uretere e alla vescica
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IL CORPO UMANO: FUNZIONI VITALI E RIPRODUZIONE
3
dal metabolismo cellulare.
L
3-04-2009 14:35:30
VISUALIZZA & ESPLORA
Macchine
ad acqua
310
È l’acqua la chiave della vita. Il corpo degli
organismi ne è formato in una percentuale
variabile dal 60 al 90%, da una specie
all’altra. Nelle piante e negli animali
terrestri grandi quantità di acqua sono
consumate nei processi metabolici o perse
con la traspirazione, perciò è necessario
reintegrarla, in modo da mantenere
positivo il bilancio idrico ed evitare la
disidratazione. Non sempre, però, l’acqua
è disponibile in abbondanza. Nei deserti,
nelle zone tropicali in cui la stagione delle
piogge si alterna a quella secca e anche in
alta montagna o nelle zone polari, dove
l’acqua è spesso congelata, gli organismi
devono resistere a lunghi periodi di siccità.
Per farlo, hanno evoluto adattamenti a volte
spettacolari, come nelle piante succulente,
che conservano l’acqua per mesi nel fusto
carnoso. Altre piante la accumulano nelle
radici, oppure hanno foglie coriacee,
o coperte di cera e peli per limitare
l’evaporazione. Gli animali possono trarre
una parte dei liquidi di cui hanno bisogno
dalle piante o dalle prede, ma alcuni riescono
addirittura a estrarla dai propri depositi
di grasso, come fanno i dromedari e i
cammelli. I rettili, dotati di una pelle spessa e
coriacea, sono particolarmente adattati agli
ambienti aridi. Molti producono un’urina
superconcentrata, e non bevono quasi
mai. Per gli organismi acquatici l’acqua è
sempre disponibile, ma in compenso devono
regolare la concentrazione di sali del proprio
corpo a seconda che vivano in acque dolci
o salate. I pesci marini, infatti, che nuotano
in un ambiente più salato di quello interno,
tendono, per osmosi, a disidratarsi, perciò
bevono tanta acqua, eliminano pochissima
urina molto concentrata ed espellono i sali
in eccesso con le feci o attraverso le branchie.
I pesci d’acqua dolce, al contrario, che hanno
un sangue molto più salato dell’acqua
circostante, richiamano acqua dalle branchie
e dalle mucose. Quella in eccesso viene
poi eliminata producendo un’abbondante
quantità di urina: in un giorno circa 10
volte il loro peso. Qualunque sia la strategia,
risponde a un unico obiettivo, garantire
alla “macchina corporea” la giusta quantità
d’acqua per poter funzionare.
Che cosa vedi?
Gli animali della savana, come gli
elefanti, le zebre e le antilopi, durante la stagione secca devono spostarsi di molti kilometri alla ricerca
delle rare pozze d’acqua rimaste. La
siccità è un pericolo mortale per la
maggior parte degli animali e delle
piante di ambienti terrestri. L’acqua è l’elemento più abbondante
nel corpo degli organismi, che però
devono reintegrarla di continuo, altrimenti si disidratano e muoiono.
Anche se nei deserti si sono evoluti
straordinari adattamenti alla penuria d’acqua, la sua totale mancanza
rende impossibile la vita.
del deserto, conosciuto anPRIMOO Ilchegerboa
come
delle piramidi, apparP I A N tiene a unatopo
famiglia di piccoli roditori
diffusi dall’Africa al deserto del Gobi, in Asia
centrale. Sono così ben adattati alla vita nel deserto che non hanno bisogno di bere, ricavando
tutti i liquidi dal cibo. Perfino quando l’acqua
è disponibile, cosa che accade raramente, non
ne approfittano. Producono pochissima urina,
estremamente concentrata.
Per difendersi dal caldo e dalla disidratazione
trascorrono il giorno all’interno di tane, da cui
escono solo di notte alla ricerca di erba, frutta,
semi, insetti e uova di uccelli, una dieta molto
varia che fornisce loro sia cibo sia acqua.
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Fuori campo
Quando il sangue è salatissimo
IL CORPO UMANO: FUNZIONI VITALI E RIPRODUZIONE
Grazia Neri
311
Grazia Neri
A. Dragesco-Joffe/PANDA PHOTO
I pesci cartilaginei, come gli squali e le razze, hanno
risolto in modo brillante il problema della disidratazione, che costringe gli altri pesci marini a bere continuamente per supplire alla perdita di liquidi. Espellono infatti pochissima urina (e poco concentrata),
in modo da aumentare la concentrazione salina del
sangue, che raggiunge valori di poco superiori a
quelli dell’acqua di mare. In questo modo non perdono liquidi e non devono bere, perché l’acqua che
entra nel loro corpo attraverso le branchie e la bocca
è già sufficiente per il filtraggio dei reni.
Questo adattamento li ha però confinati esclusivamente in mare, con pochissime eccezioni (le razze
d’acqua dolce del genere Potamotrigon).
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lezione
unità
L
5
L’apparato
riproduttore
”” Nel maschio, l’LH stimola la produzione di testo-
312
obiettivi
ΩΩconoscere
e descrivere
le funzioni
e la struttura
degli apparati
riproduttori
maschile
e femminile
2 figura 1
L’apparato
riproduttore
maschile
è formato
da organi esterni,
il pene e lo scroto,
e da organi interni:
i testicoli,
la prostata,
i dotti deferenti
e le vescicole
seminali.
1
Le basi della riproduzione:
ormoni e gameti
L’adolescenza è un periodo di grandi sconvolgimenti, fisici e psicologici. Osservate una vostra fotografia
da bambini e confrontate il vostro corpo, come era e
com’è adesso. I cambiamenti che vedete dipendono
dal funzionamento degli organi riproduttori, che negli
animali si chiamano gonadi (vedi anche Lezione D5).
Le gonadi si formano già in fase embrionale, ma diventano funzionali solo durante la ˘pubertà, periodo
generalmente compreso fra i 10 e i 15 anni di età. È
una ghiandola, l’ipofisi, sotto il controllo dell’ipotalamo, a dare il via alle straordinarie modificazioni che
trasformano bambini e bambine in ragazzi e ragazze in
grado di avere figli. Questa ghiandola produce ormoni
(vedi anche Lezione I2), piccole molecole in grado di
provocare effetti di grande portata sul nostro apparato
riproduttore.
Gli ormoni responsabili della maturazione sessuale
prodotti dall’ipofisi sono l’˘ormone follicolostimolante (FSH) e l’˘ormone luteinizzante (LH), che
hanno effetti diversi nel maschio e nella femmina.
vescicola
seminale
dotto
deferente
prostata
uretra
pene
epididimo
glande
scroto
testicolo
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sterone nei testicoli, le gonadi maschili, che sono anche ghiandole endocrine. Il testosterone è un ormone steroideo che determina la comparsa dei caratteri
sessuali secondari maschili, cioè la modifica del
timbro della voce, la comparsa dei peli sul pube e sul
viso, l’aumento della massa muscolare. L’FSH, invece,
stimola il processo della meiosi che porta alla formazione degli spermatozoi, i gameti maschili, sempre
nei testicoli. Negli esseri umani la produzione di testosterone ha inizio verso i dieci anni di età. A tredici
anni viene di solito raggiunta la maturità sessuale e la
produzione dell’ormone aumenta fino ai vent’anni,
dopodiché inizia a diminuire costantemente. Dopo i
50-60 anni gran parte degli uomini comincia a sperimentare un leggero calo della funzione sessuale e
una graduale diminuzione nel numero di spermatozoi prodotti.
”” Nella femmina, l’LH e l’FSH stimolano la produ-
zione degli ormoni sessuali femminili, il progesterone
e gli estrogeni. Gli estrogeni sono responsabili dei caratteri sessuali secondari femminili, cioè l’ingrossamento del seno, la modifica della struttura corporea
con l’allargamento dei fianchi, la comparsa dei peli sul
pube. Come vedremo, sono questi ormoni che ogni
mese stimolano il completamento della meiosi innescando il rilascio di una cellula uovo, il gamete femminile, matura dalle ovaie.
2
L’apparato riproduttore maschile
Sia nel maschio sia nella femmina, oltre agli organi sessuali interni, l’apparato riproduttore comprende
anche gli organi sessuali esterni, che nel linguaggio
comune sono chiamati genitali.
Fino alla comparsa dei caratteri sessuali secondari
nella pubertà, l’unico modo certo per distinguere allo
sguardo un maschio da una femmina è l’osservazione dei genitali: spesso, infatti, né i tratti del volto né
la struttura del corpo sono sufficienti a indicare con
certezza il sesso. Nei maschi, gli organi sessuali visibili
esternamente sono il pene e lo scroto, un sacchettino
che contiene i due testicoli (figura 1). I ˘testicoli sono
formati da un groviglio di minuscoli tubicini, i tubuli
seminiferi, dove si formano gli spermatozoi (figura 2).
Dietro a ogni testicolo si trova l’epididimo, dove gli
spermatozoi completano la loro maturazione per essere
poi immessi nei dotti deferenti e inviati alle vescicole
seminali. Queste vescicole, insieme alla prostata, producono le secrezioni liquide che formano lo sperma
o liquido seminale. I dotti deferenti sboccano nell’uretra, lo stesso condotto che porta all’esterno l’urina. Durante l’eccitazione sessuale, il pene – costituito
da tre masse cilindriche di tessuto spugnoso – viene
riempito dal flusso sanguigno producendo un’erezione. Con l’eiaculazione, che si verifica al massimo
dell’eccitazione, il liquido seminale e gli spermatozoi
che esso contiene vengono espulsi all’esterno attraverso l’uretra. Urina e liquido seminale non si mescolano
perché durante l’eiaculazione viene bloccato lo sbocco
della vescica nell’uretra.
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vescicola
seminale
prostata
dotto
deferente
uretra
Ormoni e capacità riproduttiva
3 figura 2
I testicoli hanno
una duplice
funzione:
riproduttiva,
la produzione
di spermatozoi,
ed endocrina,
la secrezione
di testosterone.
La pubertà è certamente l’evento più importante
dell’adolescenza: iniziano a comparire i caratteri sessuali
secondari e viene raggiunta la maturità sessuale che rende
ogni individuo in grado di procreare. Nei maschi e nelle
femmine ha inizio più o meno nello stesso periodo, fra
i 10 e i 15 anni, ma la capacità riproduttiva nei due sessi
non ha la stessa durata. A regolare i cicli riproduttivi sono
gli ormoni sessuali che, nel corso della vita, sono prodotti
in quantità differenti nell’uomo e nella donna.
313
progesterone
estrogeni
ormoni ipofisari
testosterone
Donna
epididimo
pubertà gravidanza
testicolo
spermatozoi
in formazione
Uomo
pene
menopausa
tubulo
seminifero
Per comprendere meglio che cosa hanno in comune i due
sessi e che cosa, invece, “fa la differenza”, dopo aver letto
attentamente la Lezione, osserva la figura e rispondi
alle domande seguenti.
A
Scegli la risposta o il completamento corretto.
˘ Quale ormone viene prodotto solo nella donna?
a
b
c
d
ormoni ipofisari
testosterone
progesterone
estrogeni
˘ Con l’avanzare dell’età, nell’uomo il livello
a
b
c
d
aumenta
diminuisce
resta costante
non viene più prodotto
˘ Durante la menopausa, nella donna:
a
b
c
d
b
3
L’apparato riproduttore femminile
I genitali esterni femminili sono molto meno appariscenti di quelli maschili: le gonadi, in questo caso,
sono all’interno dell’addome e non sono visibili. All’esterno è visibile la vulva, in cui si trovano il clitoride, una piccola struttura molto sensibile che ha
la funzione di produrre l’eccitazione femminile, e le
piccole e grandi labbra, pieghe cutanee che copro-
diminuisce il livello di estrogeni
non vengono più prodotti gli ormoni ipofisari
aumenta il livello di progesterone
la quantità di ormoni prodotti si mantiene costante
E ora, pensaci bene...
˘ Quali differenze osservi mettendo a confronto
l’andamento della produzione di ormoni sessuali
nell’uomo e nella donna nel corso della vita?
˘ In quale momento della vita si ha la massima
produzione di progesterone? Come mai?
˘ Come mai il livello di estrogeni diminuisce
drasticamente durante la menopausa?
˘ Perché nella donna la possibilità di avere figli si riduce
con l’età?
IL CORPO UMANO: FUNZIONI VITALI E RIPRODUZIONE
di testosterone:
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L5
314
2 figura 3
L’apparato
riproduttore
femminile.
La parte esterna
è la vulva in cui
si apre la vagina;
internamente si
trovano l’utero,
le tube di
Falloppio
e le ovaie.
l’apparato riproduttore
no gli sbocchi all’esterno dell’apparato riproduttore e
dell’uretra che, a differenza di quanto accade nei maschi, sono completamente separati (figura 3). L’apparato riproduttore sbocca all’esterno tramite l’apertura
della vagina, un canale muscolare con grande capacità
di dilatazione che mette in comunicazione l’esterno
con l’utero, l’organo che accoglie e in cui si sviluppa
l’embrione. Il tratto di collegamento fra utero e vagina
si chiama cervice o collo dell’utero.
L’utero è rivestito internamente da una mucosa ricca di vasi sanguigni, l’endometrio. Ai due lati dell’utero, a destra e a sinistra, si trovano le ˘ovaie, le gonadi
femminili, in cui si sviluppano i follicoli ovarici che
contengono le cellule uovo (figura 4). Le ovaie, come
i testicoli nei maschi, sono anche ghiandole endocrine.
In questo caso, gli ormoni prodotti sono gli estrogeni e
il progesterone. Quando una bambina viene al mondo,
le sue ovaie contengono già tutte le future cellule uovo,
ferme a uno stadio interrotto della meiosi.
Le ovaie comunicano con l’utero tramite due condotti chiamati tube di Falloppio o ovidotti. È strano pensarlo, ma l’apparato riproduttore femminile è
l’unico che tutti noi possiamo dire di aver “visto” dall’interno: siamo stati concepiti e siamo cresciuti al suo
interno, e ne siamo usciti al momento della nascita!
4
Il ciclo ovarico e il ciclo mestruale
A partire dalla pubertà, nelle femmine della nostra
specie il rilascio di una cellula uovo matura da un follicolo si verifica una sola volta al mese, ogni 28 giorni
circa. Questo evento è il fenomeno centrale del ˘ciclo
ovarico, l’insieme dei cambiamenti ormonali che preparano il corpo a un’eventuale gravidanza.
L’inizio di ogni ciclo corrisponde alla fase follico-
lare: l’ipofisi, sotto il controllo dell’ipotalamo, rilascia
nel sangue gli ormoni FSH e LH. L’FSH stimola la
maturazione di uno dei follicoli ovarici, che a sua volta
produce estrogeni. Questi ormoni inibiscono la maturazione di altri follicoli e nello stesso tempo causano
un ispessimento della mucosa uterina, l’endometrio. Se
la cellula uovo liberata nella fase successiva verrà fecondata, avrà infatti bisogno di un tessuto molto vascolarizzato dove “annidarsi” e svilupparsi in un embrione.
Quando il follicolo arriva a maturazione, gli alti
livelli di LH ne causano lo “scoppio”, e la cellula uovo
viene espulsa con l’ovulazione (figura 5). La cellula uovo entra quindi in una delle tube di Falloppio
e raggiunge l’utero. La fase seguente si chiama fase
luteinica: le cellule del follicolo, rimasto nell’ovaia, si
trasformano in una struttura chiamata corpo luteo,
che continua a liberare estrogeni e progesterone, stimolando la crescita delle cellule di rivestimento dell’utero. Il progesterone blocca la secrezione degli altri
due ormoni che avevano agito fino a questo momento, l’FSH e l’LH.
A questo punto ci sono due possibilità. Se la cellula
uovo è fecondata, il livello di progesterone resta alto
e viene impedito l’inizio di un nuovo ciclo: l’organismo si prepara così alla gravidanza. Se la cellula uovo
non è fecondata, il corpo luteo degenera e il livello
di estrogeni si abbassa. Questi fenomeni determinano
il distacco del rivestimento uterino, che viene espulso
attraverso la vagina insieme alla cellula uovo, con la
mestruazione, una perdita di sangue che dura in media dai 3 ai 7 giorni.
2 figura 4
Nelle ovaie si sviluppano i follicoli ovarici, all’interno dei quali
la cellula uovo è immersa in un ambiente liquido.
tuba di Falloppio
utero
ovaia
tuba
di Falloppio
ovaia
endometrio
utero
cervice
cervice
vagina
uretra
vagina
piccole labbra
grandi labbra
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3 figura 5
Al momento
dell’ovulazione,
il follicolo si
rompe e la cellula
uovo matura
è espulsa.
ovulazione
follicolo
ovaia
˘ Ciclo mestruale Preparazione dell’endometrio a un’eventuale
gravidanza. Ogni 28 giorni circa, in caso di mancata
fecondazione, la parete uterina si sfalda determinando
la mestruazione.
˘ Ciclo ovarico Ciclo di eventi, in sincronia con il ciclo
mestruale, che coinvolge le ovaie e i livelli di ormoni sessuali
portando all’ovulazione.
˘ Ormone follicolostimolante (FSH) Prodotto dall’ipofisi,
nell’uomo stimola la produzione degli spermatozoi,
nella donna la maturazione delle cellule uovo e la produzione
di ormoni estrogeni.
tuba di
Falloppio
315
˘ Ormone luteinizzante (LH) Prodotto dall’ipofisi, nell’uomo
stimola la produzione di testosterone, nella donna
la produzione di progesterone.
corpo luteo
Il ciclo di preparazione e sfaldamento della parete
uterina prende il nome di ˘ciclo mestruale. Con la
degenerazione del corpo luteo, anche il livello di progesterone cala, e riprende la secrezione degli ormoni
FSH e LH: iniziano un nuovo ciclo mestruale e un
nuovo ciclo ovarico (figura 6).
Nella donna, i cicli mestruali si susseguono per tutta
l’età fertile, dal menarca, la prima mestruazione (dal
greco men, mese e arche, inizio), che si presenta a partire
dalla pubertà, alla menopausa – cioè la cessazione delle
ovulazioni – che avviene in media intorno ai 50 anni.
I giorni del ciclo si numerano a partire dal 1° giorno della mestruazione. L’ovulazione si verifica in genere intorno al 14° giorno, ma ogni donna presenta
variazioni individuali del ciclo mestruale, che può essere influenzato da diversi fattori anche esterni, come
le situazioni di stress. Durante la pubertà i cicli sono
spesso irregolari.
crescita del follicolo
ovulazione
˘ Ovaie Organi riproduttori femminili in cui si sviluppano
follicoli che nutrono e proteggono le cellule uovo fino alla loro
maturazione.
2 figura 6
I cicli nella donna.
[a] Ogni mese
il ciclo ovarico
porta alla
maturazione
di una cellula
uovo.
[b] Se l’ovulazione
non è seguita
dalla fecondazione
l’endometrio
si sfalda con
le mestruazioni.
[c] Ciclo ovarico
e ciclo mestruale
sono controllati
da ormoni secreti
dall’ipofisi.
˘ Pubertà Periodo durante il quale inizia la produzione
di ormoni ipofisari che rendono funzionali gli organi
riproduttori e inducono lo sviluppo dei caratteri sessuali
secondari maschili e femminili.
˘ Testicoli Organi riproduttori maschili in cui vengono prodotti
gli spermatozoi.
Prepara il test
Scegli il completamento corretto.
1. I caratteri sessuali secondari:
a
b
c
d
sono presenti fin dalla nascita
sono rappresentati dagli organi genitali
compaiono con la pubertà
a volte non sono presenti
2. Gli organi in cui si formano i gameti maschili
e femminili sono, rispettivamente:
corpo luteo
a ovaie e scroto
b testicoli e ovaie
c testicoli e utero
d vescicole seminali e utero
a
5
14
28
Giorni
ovulazione
spessore del rivestimento
endometriale
a
b
c
d
l’ovulazione
la fase luteinica
la fase follicolare
la mestruazione
Completa le seguenti frasi con il termine appropriato.
4. Il ......................... è l’ormone secreto dai testicoli.
mestruazione
5. L’endometrio costituisce la parete interna
dell’......................... .
b
5
fase follicolare
del ciclo mestruale
14
28
fase luteinica
del ciclo mestruale
6. Dopo l’ovulazione, le cellule del follicolo
Giorni
si trasformano in ......................... ......................... .
Vero o falso?
7. Il liquido seminale è prodotto dallo scroto.
LH
estrogeno
c
muscolari.
v f
si interrompe.
v f
9. Se avviene la fecondazione il ciclo ovarico
FSH
5
14
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8. La vagina è una struttura dotata di pareti
progesterone
28
v f
œ Guida allo studio a pagina 322
Giorni
IL CORPO UMANO: FUNZIONI VITALI E RIPRODUZIONE
3. La prima fase del ciclo ovarico è:
L
3-04-2009 14:39:40
lezione
unità
L
6
Dalla
fecondazione
alla nascita
316
obiettivi
ΩΩdescrivere
le principali fasi
dello sviluppo
di un individuo
2 figura 1
La fecondazione
[a] interna non
è l’unica modalità
di incontro
fra gameti.
Nei pesci
e negli anfibi [b]
la fecondazione
è esterna:
spermatozoi
e cellule uovo
si incontrano
nell’acqua, al
di fuori del corpo
della femmina.
1
Un incontro fatale
La fecondazione della cellula uovo espulsa dal follicolo può avvenire solo se uno spermatozoo la raggiunge nell’ovidotto. Perché ciò avvenga è necessario un
atto sessuale, o accoppiamento: l’uomo introduce il
pene nella vagina della donna, ed emette il liquido seminale con l’eiaculazione, determinata da contrazioni
della muscolatura liscia del pene. Gli spermatozoi risalgono la vagina, la cervice uterina e l’utero e raggiungono l’ovidotto, “nuotando” nei fluidi prodotti dall’apparato femminile grazie al movimento del loro flagello.
A ogni eiaculazione vengono espulsi 300-400 milioni
di spermatozoi, ma solo una piccola percentuale di essi
riesce a percorrere tutto il lungo tragitto. Fra quelli che
ce la fanno, soltanto uno riesce a penetrare nella cellula uovo, perché, a fecondazione avvenuta, una serie
di meccanismi biochimici impedisce l’ingresso di altri
gameti maschili (figura 1).
Quando i due nuclei dei gameti aploidi si fondono,
si forma uno zigote diploide. Questa prima, indispensabile tappa verso la nascita di un bambino può verificarsi solo in alcuni giorni del ciclo ovarico, i cosiddetti giorni fertili, che generalmente – ma non sempre
– vanno dal 13° al 16° giorno.
| Le prime divisioni cellulari
a
b
Subito dopo la fecondazione, lo zigote va incontro a una serie di divisioni cellulari che danno origine a una
˘morula, una masserella formata da
alcune cellule che dopo altri 5-6 giorni
si trasforma in una piccola sfera cava,
la ˘blastula (figura 2). Mentre avvengono queste prime divisioni cellulari,
lo zigote discende l’ovidotto e si sposta verso l’utero. La fase successiva è
l’˘annidamento o impianto della blastula nelle pareti dell’utero.
A questo punto, le cellule esterne
della blastula iniziano a produrre un
ormone, la gonadotropina corionica
umana (HCG), che costituisce il segnale della presenza della cellula uovo fecondata. Esso impedisce al corpo luteo
di degenerare e consente di mantenere alto il livello di progesterone: così la
mucosa uterina non si sfalda. La man-
canza di mestruazione è per la madre il primo indizio
dell’avvenuta fecondazione. Da questo momento ha
inizio la gravidanza e il nuovo individuo in formazione viene chiamato ˘embrione.
2
Lo sviluppo dell’embrione
Nell’utero, l’embrione inizia la sua crescita protetto
da un liquido all’interno del sacco amniotico, una delle membrane derivate dallo strato esterno della blastula.
Un’altra membrana, il corion, si fonde con la parete
dell’utero formando la ˘placenta. La placenta, costituita in parte da strutture materne e in parte da strutture embrionali, è un insieme di tessuti e vasi sanguigni
attraverso i quali avvengono gli scambi di sostanze fra la
madre e l’embrione. Le sostanze utili come il glucosio e
l’ossigeno passano dal sangue materno all’embrione, le
sostanze di rifiuto prodotte dall’embrione passano alla
madre che le smaltisce attraverso il suo apparato escretore e con la respirazione. Il collegamento fra embrione e placenta è garantito dal cordone ombelicale che
viene reciso dopo la nascita, quando il bambino inizia a
respirare e a nutrirsi fuori dal ventre materno.
Nelle prime due settimane dopo il concepimento,
gli strati di cellule della blastula si organizzano in tre
foglietti embrionali, cioè ectoderma, mesoderma
ed endoderma, dai quali avranno origine tutti i tessuti
dell’organismo. Il processo che porta alla separazione di
questi strati di cellule si chiama ˘gastrulazione (rivedi
figura 2). Poco dopo inizia un’altra fase di sviluppo
importante, che porta alla formazione del tubo neurale, da cui avrà origine il sistema nervoso.
In queste prime settimane l’embrione è estremamente delicato e molto sensibile a sostanze chimiche,
traumi e agenti patogeni. Per questo motivo è bene
che la madre, non appena si accorge della gravidanza,
segua scrupolosamente le indicazioni del medico sulle
abitudini di vita e l’alimentazione.
Lo sviluppo embrionale dei vertebrati durante le
prime fasi è sorprendentemente simile, ed è considerato una delle prove a favore della discendenza comune
degli organismi (vedi anche Lezione F4).
3
Lo sviluppo del feto e la nascita
Nella nostra specie, la gestazione, cioè la permanenza del feto nell’utero materno, dura normalmente
260-270 giorni, calcolati a partire dal concepimento.
Dalla nona settimana di gestazione, dopo che tutti gli
organi si sono formati, l’embrione viene chiamato
˘feto (figura 3). A poco a poco il tessuto cartilagineo
viene sostituito dal tessuto osseo, mentre il feto continua a crescere in peso e in lunghezza e l’utero materno
si dilata fino ad aumentare il suo volume di ben sessanta
volte. Al termine della gravidanza, il bambino è lungo
circa 50 centimetri e pesa in media 3-3,5 kilogrammi.
Il parto non comprende solo la fase di espulsione
del feto, ma anche la fase precedente di dilatazione del
collo dell’utero e la fase successiva di espulsione della
placenta, o secondamento.
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fecondazione
˘ Annidamento Impianto della blastula nello spessore
spermatozoo
della parete dell’utero.
zigote
nascita
morula
cellula
uovo
placenta
˘ Blastula Stadio di sviluppo in cui l’embrione è una piccola
sfera cava di cellule che si impianta nella parete uterina.
˘ Colostro La prima secrezione delle ghiandole mammarie
dopo il parto. Contiene sostanze nutritive e anticorpi.
blastula
˘ Embrione Fase dello sviluppo del nuovo individuo,
che comprende le prime otto settimane, in cui si formano
gli abbozzi di tutti gli organi.
317
˘ Feto Fase dello sviluppo che parte dalla nona settimana,
quando tutti gli organi sono formati, e arriva alla nascita
del bambino.
gastrula
foglietti
embrionali
formazione
degli organi
˘ Gastrulazione Stadio dello sviluppo dell’embrione
in cui si differenziano i tre foglietti embrionali da cui avranno
origine tutti i tessuti dell’organismo.
˘ Morula Stadio precoce dello sviluppo in cui l’embrione
è formato da poche cellule che derivano dalle prime divisioni
dello zigote.
˘ Placenta Organo che, attraverso il cordone ombelicale,
1 figura 2
Tutto in
nove mesi.
Dalla fusione
dei gameti
femminile
e maschile
si forma
lo zigote,
che inizia subito
a dividersi.
I gruppi
di cellule poi si
differenziano
formando tessuti
e organi.
Preparailtest
Scegli il completamento corretto.
1. Nell’ovidotto avviene:
a
b
c
d
l’emissione di spermatozoi
l’annidamento dello zigote
la maturazione della cellula uovo
l’incontro fra cellula uovo e spermatozoi
2. La placenta:
a
b
c
d
contiene vasi sanguigni
assicura l’apporto di sostanze nutritive al feto
è collegata al cordone ombelicale
tutti i completamenti precedenti sono corretti
3. L’ossitocina:
a
b
c
d
3 figura 3
L’ecografia
(esame che
utilizza ultrasuoni)
consente
di seguire
lo sviluppo
del feto.
In questa
immagine,
un feto alla
ventiquattresima
settimana.
è prodotta dalle cellule embrionali
stimola le contrazioni del parto
stimola la produzione di latte materno
è una sostanza nutritiva per il feto
Completa le seguenti frasi con il termine appropriato.
4. Dopo poche divisioni, lo zigote si trasforma
in ......................... .
5. I tre foglietti embrionali si formano attraverso
la ......................... .
6. Le ......................... sono le contrazioni dell’utero
che precedono il parto.
Vero o falso?
7. Nella cellula uovo può penetrare un solo
spermatozoo.
v f
nel primo mese di gestazione.
v f
8. La formazione degli organi del feto si completa
9. Al termine del parto, la placenta viene espulsa.
v f
œ Guida allo studio a pagina 322
IL CORPO UMANO: FUNZIONI VITALI E RIPRODUZIONE
La fase che prepara l’espulsione del feto è faticosa e dolorosa per la donna, che avverte le doglie, contrazioni
ritmiche e regolari dell’utero che spingono il bambino
lungo il canale del parto. Per indicare questa fase viene
utilizzato il termine travaglio, che rende l’idea di questo duro “lavoro fisico” materno. Il travaglio è innescato da un ormone ipofisario, l’ossitocina.
Appena fuoriuscito dalla vagina (o dal ventre materno in caso di parto cesareo, cioè chirurgico), il bambino compie il “grande salto” nel mondo: i suoi polmoni si dilatano e il neonato respira per la prima volta;
il suo corpo, non più protetto dal liquido amniotico,
avverte la temperatura dell’aria. I vagiti sono le reazioni a questi improvvisi cambiamenti, ma sono anche il
segnale che il bambino è sano e sta bene.
Subito dopo il parto, un altro ormone, la prolattina,
stimola la produzione del latte da parte delle ghiandole
mammarie. La prima secrezione di queste ghiandole,
chiamata ˘colostro, contiene, oltre a principi nutritivi, cellule immunitarie e anticorpi prodotti dal sistema
immunitario della madre, importantissimi per il bambino nei suoi primi giorni di vita.
permette gli scambi di gas, sostanze nutritive e di rifiuto
fra l’embrione e la madre.
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FOCUS EDU
318
Il controllo
delle nascite
Anche nei paesi sviluppati
le gravidanze indesiderate fra
le adolescenti sono in aumento.
Solo un’informazione sessuale
corretta può prevenire i rischi
legati ai primi rapporti sessuali,
un momento fra i più importanti
della vita che va affrontato
con tranquillità e sicurezza.
Avere un figlio
Avere un figlio non è come comprare
un motorino o un vestito nuovo. E,
soprattutto quando si è molto giovani,
l’idea di diventare padre o madre fa
giustamente paura. Eppure, secondo
i dati dell’OMS (Organizzazione
Mondiale della Sanità), ogni anno
diventano madri circa 16 milioni di
adolescenti fra i 15 e i 19 anni. La
massima incidenza di gravidanze in
questa fascia d’età si osserva nei paesi
in via di sviluppo, ma l’abbassamento
dell’età dei primi rapporti sessuali e
una maggior libertà dei ragazzi e delle
ragazze rispetto al passato rendono
frequenti anche in Europa le gravidanze fra adolescenti. In particolare,
i media hanno riportato un dato
allarmante per la Gran Bretagna, il
paese in cui si osserva attualmente
il più alto tasso di adolescenti che
restano incinte senza volerlo, e dove
sono in aumento gli aborti anche fra
le ragazze sotto i 14 anni di età.
Il controllo delle nascite è possibile
fin dai primi rapporti sessuali, ma è
efficace solo se si hanno
informazioni corrette. Uno
studio compiuto recentemente dalla “Società
Italiana di Ginecologia
e Ostetricia” ha
pillola
contraccettiva
rivelato che fra le
ragazze sotto i 19
anni soltanto una su
quattro ha un sufficiente
livello di conoscenza della propria
sessualità, dei rischi di gravidanza e
delle malattie a trasmissione sessuale.
Resistono per esempio molte false
convinzioni, come quella che si possa
restare incinte con un bacio o che la
“prima volta” non sia possibile concepire un bambino.
La fecondazione ha luogo quando
uno spermatozoo e una cellula uovo
si incontrano. Quindi, se si hanno
rapporti sessuali, ma si vuole evitare
una gravidanza, ci sono due possibilità: impedire agli spermatozoi di
raggiungere la cellula uovo, o fare in
modo che non ci sia nessuna cellula
uovo ad... aspettarli!
Altre due strade sono l’astinenza dai
rapporti sessuali e la sterilizzazione chirurgica, che consiste nel “sigillare” le
tube di Falloppio nella donna o i dotti
deferenti nell’uomo, ma si tratta di un
metodo irreversibile, cioè che impedisce di avere figli per il resto della vita,
e generalmente viene utilizzato solo
da adulti che hanno già avuto figli o
in caso di problemi di salute che ren-
derebbero molto difficoltosa e magari
pericolosa una gravidanza.
I metodi contraccettivi o anticoncezionali agiscono invece in modo
temporaneo.
Barriere contro
gli spermatozoi
Il profilattico (o condom, o preservativo) è una guaina in lattice che deve
essere infilata con attenzione sul
pene in erezione, prima dell’inizio
del rapporto sessuale. Quando gli
spermatozoi vengono espulsi con
l’eiaculazione restano intrappolati nel
preservativo e non possono raggiungere le tube. Il preservativo è sicuro se
usato e conservato correttamente (in
tasca o nello zaino, al caldo o al sole,
può deteriorarsi e lacerarsi durante
l’utilizzo), e ha il grande vantaggio di
proteggere dalle malattie a trasmissione sessuale, prima fra tutte l’infezione
da HIV, ma anche l’epatite B, l’herpes
genitale (causate anch’esse da un virus), la sifilide (causata da un batterio)
la candidosi, un’infezione micotica.
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diaframma
vagina dalla donna stessa, dopo che
il ginecologo le ha mostrato come
fare, si tiene per tre settimane, poi
dopo una settimana di sospensione, va
sostituito.
Anche la cosiddetta pillola del giorno
dopo, un rimedio esclusivamente
d’emergenza che impedisce l’annidamento della cellula uovo eventualmente fecondata, agisce a livello ormonale.
La scelta di un contraccettivo ormonale richiede un controllo specialistico: pillole, cerotti e anelli si possono
acquistare soltanto con una ricetta medica perché possono avere controindicazioni ed effetti indesiderati.
Impedire l’annidamento
I metodi naturali
La spirale o IUD (Intra Uterine Device)
funziona in modo un po’ diverso. È
un dispositivo con parti in plastica
e un sottile filo metallico che viene
inserito nell’utero dal ginecologo.
Qui crea condizioni inadatte alla fecondazione, ma soprattutto impedisce
l’impianto nelle pareti dell’utero della
cellula uovo eventualmente fecondata.
La spirale ha un’efficacia elevata (9899%), ma, come il diaframma, non
protegge dalle malattie a trasmissione
sessuale. Può essere tenuta per lungo
tempo, fino a cinque anni, con periodici controlli da parte del ginecologo,
che la estrae al momento di toglierla
o sostituirla.
Impedire l’ovulazione
Per impedire che una cellula uovo
pronta per essere fecondata sia
prodotta, la donna può prendere la
pillola contraccettiva, un farmaco a
base di ormoni che blocca del tutto
l’ovulazione. La pillola ha elevatissima
efficacia (100% se non ci sono errori
di assunzione), ma non protegge
dalle malattie a trasmissione sessuale.
Richiede inoltre attenzione perché
prevede l’assunzione di una pillola al
giorno per 21 giorni consecutivi, e
non consente dimenticanze.
Se si temono distrazioni è meglio
scegliere l’anello vaginale o il cerotto
transdermico, che rilasciano lentamente gli stessi ormoni della pillola per
via vaginale o cutanea, senza l’obbligo
di ricordarsi di assumere il farmaco.
L’anello è un cerchietto in plastica di
4-5 centimetri di diametro, flessibile, che si adatta alla conformazione
della donna. Può essere inserito nella
Si possono utilizzare anche metodi
naturali, basati sull’individuazione di
segnali fisici particolari che indicano il periodo dell’ovulazione, cioè i
giorni fertili. Il più noto si basa sulla
misurazione di piccole variazioni
della temperatura corporea, un altro
sulle modificazioni di densità del
muco vaginale. Esistono in commercio anche piccoli computer portatili
che attraverso l’analisi delle urine
indicano i probabili giorni fertili del
mese. Questi metodi non implicano
l’uso di nessuna barriera meccanica
né l’assunzione di ormoni, ma sono
molto meno sicuri dei precedenti,
perché ogni donna può avere variazioni impreviste nel ciclo ovarico
dovute a malattie, stress, assunzione di
altri farmaci o ad altre cause.
Assolutamente inaffidabile, infine,
è il metodo del coito interrotto, che
consiste nel ritrarre il pene dalla
vagina subito prima dell’eiaculazione.
ATTIVITÀ
Richiede un forte
autocontrollo da
parte dell’uomo
durante il rapporto e
non dà alcuna garanzia.
Inoltre, chi usa questo
metodo non protegge
né se stesso né la propria
partner dalle malattie a
trasmissione sessuale.
profilattico
319
IN SINTESI
˘
Le gravidanze indesiderate durante
l’adolescenza sono in crescente
aumento, non solo nei paesi in via di
sviluppo, ma anche in Europa. Le informazioni che i giovani hanno sulla
sessualità sono ancora insufficienti.
˘
Il controllo delle nascite è possibile
fin dai primi rapporti sessuali,
ma richiede conoscenze corrette
sui metodi da usare.
˘
Alcuni anticoncezionali, come il
profilattico, il diaframma, creme e
gel spermicidi, impediscono agli
spermatozoi di raggiungere la cellula
uovo e fecondarla. Il profilattico dà
una protezione sicura anche contro
le malattie a trasmissione sessuale.
˘
La spirale o IUD impedisce alla
cellula uovo fecondata di impiantarsi
nella parete uterina.
˘
Pillola contraccettiva, anello vaginale, cerotto transdermico sono farmaci a base di ormoni che bloccano
l’ovulazione.
˘
I metodi naturali, basati sull’individuazione dei giorni fertili, hanno
efficacia limitata. Il coito interrotto
è un metodo inaffidabile.
˙ RICERCA E CONDIVIDI
L’inizio dell’attività sessuale è un moMedico di base
..............................
mento importante della vita, ma spesso
Consultorio
..............................
nell’affrontarlo ci si sente insicuri e pieni
di dubbi. È importante quindi avere
Località
Giorno(servizi
Ora Valore pH
Spazio giovani
informazioni corrette e farsi consigliare
dedicati alle problemati......................
.................
.......... .....................
che sessuali
dei giovani
da persone preparate ed esperte. Spesso il
a
partire
dai
14
anni
di
..............................
“sentito dire” non aiuta.
età, presenti nell’ambito di alcuni consultori
A chi rivolgersi?
familiari)
˘ Prepara un foglio con tutti i numeri
Ministero della Salute
..............................
di telefono e gli indirizzi utili della
AIED (Associazione
tua città, e cerca in Internet i siti WW
Italiana per l’Educazione
delle associazioni e degli enti cheW
posDemografica)
..............................
sono fornirti informazioni e rispondere
............................................................. ..............................
alle tue domande.
IL CORPO UMANO: FUNZIONI VITALI E RIPRODUZIONE
Anche il diaframma è un sistema di
contraccezione che funziona come
barriera meccanica. È un cappuccio
di gomma che la donna può inserire
da sola dentro la vagina, posizionandolo in modo tale da chiudere
il passaggio verso l’utero (per usarlo
è bene consultare un ginecologo).
Protegge abbastanza efficacemente
dalle gravidanze indesiderate, ma non
dalle malattie a trasmissione sessuale.
La sua efficacia anticoncezionale può
essere aumentata con l’uso di creme o
gel spermicidi (“che uccidono gli spermatozoi”), che, usati da soli, hanno
invece scarsissima efficacia.
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VISUALIZZA & ESPLORA
Prima
della nascita
320
La comparsa della placenta ha rappresentato
per i mammiferi una grande conquista
evolutiva. Al suo interno il feto, immerso
nel liquido amniotico, può svilupparsi fino
a uno stadio avanzato, aumentando così
le sue probabilità di sopravvivenza.
A seconda delle diverse specie di mammiferi,
la durata della gravidanza varia da pochi
giorni (nei roditori) a circa due anni (negli
elefanti). Nella donna dura circa nove mesi,
nel corso dei quali il feto subisce
straordinarie trasformazioni.
Entro il primo mese compaiono il sistema
nervoso, la circolazione sanguigna, l’apparato
digerente e i primi abbozzi di arti. A due mesi
comincia l’ossificazione dello scheletro,
si formano gli arti, le gonadi e i setti cardiaci.
A tre mesi si distinguono il sesso, il volto
e si può ascoltare il battito del cuore. A cinque
mesi il feto alterna periodi di sonno e di
veglia e si succhia il pollice; i suoi movimenti
sono percepiti dalla madre. A otto mesi
il feto, al quale ormai crescono le unghie,
si può grattare; l’iride diventa blu e si
completa la formazione dei polmoni, in vista
della prima boccata d’aria che sarà inspirata
subito dopo la nascita.
Anche lo sviluppo delle capacità sensoriali
procede per gradi. Il primo senso a
svilupparsi, già a sette settimane, è il tatto,
seguito da equilibrio, olfatto, gusto e udito.
L’ultimo a comparire è quello che, dopo
la nascita, sarà il più importante: la vista.
L’utero materno, perciò, è un microcosmo
acquatico in cui il feto comincia ad avere
esperienze sensoriali. Negli ultimi mesi
di gravidanza riesce addirittura a percepire
le voci e i rumori esterni che attraversano le
pareti dell’utero.
Inoltre, il feto assaggia e inghiotte il liquido
amniotico, la cui composizione, come quella
del latte, è influenzata dalla dieta della
madre. Così facendo sperimenta sapori
e odori che gli saranno già familiari al
momento dell’allattamento. Questi stimoli
sono essenziali per un corretto sviluppo
e possono condizionare la vita futura
dell’individuo che nascerà.
Che cosa vedi?
La diga delle Tre Gole si
estendeutero
sul corso
Ben protetto nell’accogliente
ma- medio
e superiore
del fiume Yanterno, un embrione umano
di 7 settimagtze, unasviluppo.
destinazione tune prosegue il suo straordinario
conosciuta
per
A questa “età”ristica
l’embrione
misura nel
circamondo
3
bellezza
paesaggi e un gran
centimetri. Il la
cervello
ha dei
già dimensioni
numeroaldiresto
vestigia
eccezionali rispetto
del culturali
corpo e storiche.sproporzionatamente
Il progetto è stato ufficiale la testa appare
mente lanciato
nel dicembre
1994
grande. L’evoluzione
degli ominidi
ha
e portato
a termine
nel 2008. La
premiato questa
caratteristica,
che rende
diga
ha totalmente
o parzialmente
il parto difficile
e doloroso,
ma regala
al
cancellato di
13100
città,
e 1,13dimilioni di
nascituro un patrimonio
miliardi
abitanti
sonoinstati
trasferiti e rialneuroni, che non
ha eguali
natura.
loggiati in altre province del Paese.
La struttura si stende su una superficie di 1 084 km quadrati; la diga,
lunga 2 309,47 m, è stata costruita con 27,15 milioni di metri cubi
di cemento e 530 000 tonnellate
di acciaio. A regime, la capacità di
tenuta dell’acqua arriverà a 39,3
miliardi di metri cubi, con un dislivello di 120 m fra il bacino a monte
e il livello del fiume a valle.
La diga delle Tre Gole è stata concepita per produrre 84,7 miliardi di
KW/h di elettricità all’anno: quando tutte le centrali saranno installate, la Cina potrà economizzare
un consumo di carbone compreso
fra i 400 e 500 milioni di tonnellate
all’anno.
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Fuori campo
Squali con
la placenta
Come
è potuto accadere che
un grande
lago salato
In certi squalil’Aral,
lo sviluppo
embrionale
si didell’Asiadacentrale,
si sia
proscosta notevolmente
quello degli
altri
pegressivamente
no a ridursi,
nel
sci, ed è così prosciugato
“evoluto” da fimostrare
sorprencorso
diaffi
cinquant’anni
circa,
un quarto deldenti
nità con quello
deia mammiferi.
l’estensione
e del
originari?
È accaduLe femmine
di volume
verdesca
(Prionace
glauca),
to una
perché
i duecomune
affluentianche
che lonei
alimentavano
specie
nostri mari,
sono
deviati, ale partire
daglipartoriscono
anni Sesnonstati
depongono
uova, ma
santa
del
secolo
scorso,
per
irrigare
nuove,
i loro piccoli, che crescono nel corpo
della
estese
colture
di
cotone.
Dove
prima
c’erano
madre (sono perciò vivipare). Gli squaletti,
barche
e pescatori,
c’è oggi nascono
un’enorme
distein media
una trentina,
perfettasa mente
di sabbia
salata,
spazzata
da tempeste
di
formati
dopo
una gestazione
di 9-12
sabbia.
si di
tenta
di porre
mesi. Oggi
Ma c’è
più.faticosamente
Nell’ovidotto materno,
rimedio
disastro ambientale
portando
alche si alcomporta
come un utero,
si forma
meno
vegetazione
dove
l’acuna la
sorta
di placenta,
cheprima
derivac’era
dal sacco
qua,
il contesto
naturale
ed economicoo
delma
tuorlo
dell’embrione
(onfaloplacenta
di placenta
un’intera vitellina)
regione èestato
nutreirreversibilmente
gli embrioni atcompromesso.
traverso un cordone ombelicale. Apposite
ghiandole dell’ovidotto producono infatti
un “latte uterino”.
Grazia Neri
321
IL CORPO UMANO: FUNZIONI VITALI E RIPRODUZIONE
licale, che, al termine della gravidanza, è lungo in media 50 cm e ha un diametro di 2. Ha un aspetto liscio
e lucente, è semirigido e piuttosto resistente alla torsione e alla compressione (regge un peso di 5 kg).
Al suo interno, immersi in una sostanza gelatinosa,
corrono i vasi ombelicali. Una vena porta sangue
ossigenato e ricco di nutrienti dalla placenta al feto,
mentre due arterie trasportano i prodotti di rifiuto
dal feto alla placenta.
Dopo il parto, quando la circolazione e la respirazione del feto diventano autonome, il cordone
ombelicale viene reciso. Il sangue che contiene è
ricco di cellule staminali, che sempre più spesso
sono prelevate e conservate per curare malattie del
sangue e tumori, come le leucemie.
Grazia Neri
Creative Commons - Andre Chinn
PRIMOO Il collegamento fra il feto e la placenta è
P I A N garantito dal cordone (o funicolo) ombe-
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unità
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Ripassa l’Unità
G U I DA
Prova a rispondere alle seguenti domande; ti aiuteranno a organizzare
le tue conoscenze sugli argomenti di questa Unità.
1
Il sistema circolatorio
e il sistema linfatico
322
Da che cosa è composto il sangue?
Il sangue è un tessuto formato da una parte liquida, il plasma, e da cellule: i globuli
rossi, che trasportano l’ossigeno in tutto
il corpo; i globuli bianchi, che difendono
l’organismo dagli agenti patogeni; le piastrine, che hanno un ruolo nella coagulazione del sangue.
Come si muove il sangue
all’interno del corpo?
Il trasporto del sangue è reso possibile dal
sistema vascolare, costituito da arterie,
vene e capillari, e dal cuore. Le arterie
trasportano il sangue dal cuore a tutto il
corpo; le vene raccolgono il sangue dalla
periferia del corpo e lo portano al cuore; i
capillari collegano fra loro arterie e vene.
Il cuore, diviso in quattro cavità – gli atri e i
ventricoli – è un muscolo che, contraendosi,
pompa il sangue all’interno di due distinte
reti circolatorie: la circolazione sistemica,
che porta sangue carico di ossigeno ai tessuti e la circolazione polmonare, che riporta il
sangue ai polmoni per ossigenarsi.
Quale ruolo svolge il sistema
linfatico?
Il sistema linfatico (linfonodi, milza, tonsille e timo) raccoglie il liquido interstiziale,
che trasuda dai capillari e bagna le cellule, e
lo trasporta all’interno dei vasi linfatici sotto forma di linfa, che si riversa nel sistema
circolatorio.
2
L’apparato respiratorio
Come arriva l’ossigeno dell’aria
alle nostre cellule?
Nel corso della respirazione, l’aria entra
nel corpo attraverso le vie aeree costituite
da naso e bocca, faringe, laringe, trachea,
bronchi e bronchioli. Questi ultimi terminano in piccole sacche avvolte da una rete
di capillari sanguigni, gli alveoli polmonari, dove avvengono gli scambi gassosi.
L’insieme degli alveoli forma i polmoni,
separati dalle pareti toraciche dalla pleura.
L’ingresso e la fuoriuscita dell’aria dai
polmoni avvengono grazie all’azione dei
muscoli intercostali e del diaframma, che
si contraggono durante l’ inspirazione e si
rilassano durante l’espirazione.
3
L’apparato digerente
Quali funzioni svolgono
gli alimenti?
Gli alimenti introducono nel nostro corpo diverse sostanze nutritive: carboidrati e grassi, con funzione principalmente
energetica; proteine con funzione strutturale; vitamine e minerali, con funzioni
bio-regolatrici; acqua. L’energia liberata
dai nutrienti serve a soddisfare il fabbisogno energetico giornaliero.
Come fanno le sostanze
contenute negli alimenti
ad arrivare alle nostre
cellule?
Compito dell’apparato digerente è demolire le molecole complesse degli alimenti
in molecole più semplici che possono essere poi assorbite e distribuite in tutto l’organismo. Dalla bocca, il bolo, cibo sminuzzato dai denti e impastato con la saliva,
viene inviato, attraverso la faringe e l’esofago, nello stomaco dove il succo gastrico,
contenente enzimi digestivi, lo trasforma
in chimo. Dallo stomaco il chimo passa
nell’ intestino tenue dove si completa la digestione dei nutrienti, a opera degli enzimi provenienti dal pancreas e dal fegato, e
avviene l’assorbimento della maggior parte dei loro prodotti. Nell’ intestino crasso
vengono assorbiti l’acqua e i sali minerali
contenuti nel materiale non digerito, che
si trasforma nelle feci, poi eliminate attraverso l’ano.
4
L’apparato escretore
Dove finiscono le sostanze
di rifiuto prodotte dalle
cellule?
L’escrezione consiste nell’eliminazione dei
materiali di rifiuto provenienti da tutti i
tessuti del corpo. L’apparato escretore è
composto principalmente dai due reni che
ricevono il sangue carico di prodotti di rifiuto attraverso l’arteria renale e lo restituiscono purificato attraverso la vena renale.
Le sostanze da eliminare e l’acqua sono prelevate dal sangue tramite particolari strutture filtranti, i nefroni. Il prodotto finale
che si forma è l’urina, che fluisce attraverso
gli ureteri nella vescica urinaria e di qui all’esterno attraverso l’uretra.
5
L’apparato riproduttore
Quali sono gli organi
degli apparati riproduttori
maschile e femminile?
Gli organi esterni dell’apparato riproduttore maschile sono il pene e lo scroto, che
contiene i testicoli, all’interno dei quali
sono prodotti gli spermatozoi. Attraverso
le vie che li portano all’esterno – epididimo, dotti deferenti e uretra – gli spermatozoi maturano e si uniscono a secrezioni
liquide, costituendo lo sperma.
L’apparato riproduttore femminile è costituito dalle ovaie, in cui maturano le cellule uovo, protette e nutrite dai follicoli. Le
ovaie comunicano, attraverso le tube di
Falloppio, con l’utero, l’organo in cui, in
caso di fecondazione, si sviluppa l’embrione. L’utero è collegato con l’esterno tramite
un canale muscolare, la vagina.
In che cosa consiste il ciclo
ovarico?
Il ciclo ovarico, della durata di circa 28 giorni, è costituito da quattro fasi: durante la
fase follicolare matura un follicolo ovarico;
a essa segue l’ovulazione, durante la quale la cellula uovo viene espulsa dalle ovaie;
quel che resta del follicolo, il corpo luteo,
inizia a produrre ormoni che influiscono
sulla mucosa uterina, dando il via alla fase
luteinica; se non ha luogo la fecondazione,
si verifica la mestruazione.
6
Dalla fecondazione alla nascita
Che cosa accade dopo
la fecondazione?
Subito dopo la fecondazione, lo zigote inizia a dividersi, continuando la sua discesa
verso l’utero: dopo qualche giorno, avviene l’annidamento nella parete uterina.
L’embrione che si forma è racchiuso in un
sacco protettivo contenente un liquido e
riceve nutrimento dalla madre attraverso
la placenta. Intorno alla nona settimana di
gestazione, tutti gli organi si sono formati
e l’embrione prende il nome di feto. Durante i successivi mesi di gravidanza il feto
completa lo sviluppo e, al termine del nono
mese di gravidanza, inizia il travaglio, contrazioni ritmiche dell’utero che provocano
il parto e quindi la nascita del bambino.
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A
G U I DA Verifica i tuoi obiettivi
Utilizza le conoscenze acquisite nelle Lezioni di questa Unità per rispondere
ai quesiti proposti, suddivisi per obiettivi di apprendimento.
conoscere e descrivere le funzioni e la struttura
del sistema circolatorio
1. Collegaciascunodeiseguentielementidelsistema
cardiocircolatorio(lettere)conl’affermazioneappropriata
(numeri).
c. Avvolge i polmoni e li separa dalle pareti del torace.
..........................................................................................................................
d. Sono circondati da una fitta rete di capillari sanguigni.
..........................................................................................................................
e. Quando la sua concentrazione nel sangue è troppo
elevata, il ritmo respiratorio aumenta.
a. arterie
1. consentono lo scambio di sostanze
con i tessuti
..........................................................................................................................
b. globuli bianchi
2. contengono emoglobina
c. piastrine
3. hanno pareti dotate di valvole
conoscere la composizione degli alimenti
e il loro utilizzo nell’organismo
d. vene
4. intervengono nella coagulazione
e. globuli rossi
5. hanno pareti robuste ed elastiche
f. capillari
6. difendono l’organismo dalle malattie
323
5. Lafigurarappresentalapiramidealimentare.
2. Sceglilarispostaoilcompletamentocorretto.
a. La valvola mitrale impedisce al sangue di refluire:
a nell’atrio sinistro
b nel ventricolo sinistro
c nell’arteria aorta
d nelle vene cave
b. Quale fra le seguenti affermazioni è sbagliata?
a attraverso la circolazione sistemica, il sangue
cede ossigeno alle cellule del corpo
b attraverso le vene polmonari, il sangue arriva
ai polmoni per scaricare CO2
c il sangue entra nell’aorta in seguito alla sistole
del ventricolo sinistro
d il sangue povero di ossigeno passa attraverso l’atrio
e il ventricolo destro
conoscere e descrivere le funzioni e la struttura
del sistema linfatico
d. La difesa dell’organismo è una delle funzioni
del sistema linfatico.
v f
v f
v f
conoscere e descrivere le funzioni e la struttura
dell’apparato respiratorio
4. Scrivisottoaciascunadelleseguentiaffermazioni
ilterminecorrispondente.
a. Il diaframma e i muscoli intercostali si rilassano
in questa fase.
..........................................................................................................................
b. Contiene le corde vocali.
b. Quali alimenti devono essere consumati in maggior
quantità? Quali principi nutritivi contengono?
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
d. Quali alimenti dovremmo limitare per evitare
un eccessivo apporto di calorie?
..........................................................................................................................
conoscere e descrivere le funzioni e la struttura
dell’apparato digerente
6. Scegliilcompletamentocorretto.
a. L’epiglottide ha la funzione di:
a
b
c
d
far avanzare il cibo nell’esofago
secernere muco
impedire l’ingresso del cibo nelle vie aeree
impedire al cibo di risalire alla bocca
b. La funzione della bile è quella di:
a
b
c
d
scomporre le proteine
ridurre i grassi in piccole gocce
acidificare il chimo
proteggere le pareti dell’intestino
ILcorpoumano:funzIonIvItaLIerIproDuzIone
v f
v f
e. Linfa e sangue non entrano mai in contatto
fra loro.
..........................................................................................................................
c. Quali alimenti sono ricchi di proteine?
b. La linfa scorre solo dai tessuti periferici verso
il cuore.
c. I vecchi globuli rossi sono distrutti nei linfonodi.
a. Qual è la funzione di questo disegno?
..........................................................................................................................
3. Veroofalso?
a. Prima di rientrare nel sistema circolatorio, la linfa
viene filtrata dai capillari linfatici
Rispondi sul tuo quaderno.
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D
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G U I DA Verifica i tuoi obiettivi
c. Il pancreas:
a
a secerne enzimi digestivi
b contiene cellule che producono ormoni
c è posto sotto lo stomaco
d tutti i completamenti precedenti sono corretti
b
e
d. Nell’intestino crasso:
f
a è assorbita l’acqua
b sono assorbite le sostanze nutritive
c è prodotto succo enterico
d si riversa il succo pancreatico
a. Fase della vita in cui gli organi riproduttori diventano
funzionali.
b. Insieme alle vescicole seminali produce lo sperma.
7. La tabella indica il percorso digestivo delle diverse
sostanze nutritive lungo il canale alimentare; completa con i termini corretti.
Sostanze
nutritive
carboidrati
.....................................
grassi
Luogo
della digestione
Prodotti
finali
.....................................
intestino tenue
.....................................
intestino tenue
.....................................
c. Collegamento fra utero e vagina.
d. Sono costituiti da tubuli in cui si formano gli spermatozoi.
e. Organo in cui si sviluppa l’embrione.
f. Organi in cui maturano le cellule uovo.
10. La figura rappresenta le variazioni della concentrazione
nel sangue degli ormoni FSH, LH, estrogeni e progesterone
in un ciclo ovarico; indica il nome degli ormoni
corrispondenti a ciascuna curva.
amminoacidi
Concentrazione
dell’ormone nel sangue
324
acidi grassi
.....................................
c
d
.....................................
conoscere e descrivere le funzioni e la struttura
dell’apparato escretore
b
a
c
d
5
14
28
Giorni
8. Metti in ordine (da 1 a 8) la sequenza nella quale le sostanze di rifiuto portate dal sangue attraversano
l’apparato escretore.
Rispondi sul tuo quaderno.
b. ........ dotto collettore
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
descrivere le principali fasi dello sviluppo
di un individuo
a. ........ glomerulo
c. ........ uretra d. ........ arteria renale e. ........ capsula di Bowman f. ........ uretere
g. ........ tubulo renale h. ........ vescica Rispondi sul tuo quaderno.
a. In quale struttura si produce l’ultrafiltrato?
..........................................................................................................................
b. In quale struttura viene riassorbita parte dell’acqua
e le sostanze che non devono essere eliminate?
..........................................................................................................................
conoscere e descrivere le funzioni e la struttura
degli apparati riproduttori maschile e femminile
9. Completa lo schema; nella colonna colorata leggerai il nome della struttura che gli apparati escretore e riproduttore maschili hanno in comune. Di quale struttura si tratta?
a. A quale fase del ciclo mestruale corrisponde il picco
dell’ormone indicato con la linea verde?
b. Perché, nella fase successiva, la concentrazione di questo
ormone diminuisce drasticamente?
c. Come si modifica la parete uterina nel corso dell’intero ciclo?
11. Completa la mappa con i termini appropriati.
La fecondazione
ha luogo nella
dà origine allo
.............................
.............................
che si trasforma in
.............................
.............................
che produce
che si trasforma in
.............................
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O
I
D
U
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Test
E ora, mettiti alla prova! Rispondi a tutte le domande, confronta le tue risposte
con le soluzioni alla fine del volume e infine valuta la tua preparazione.
Ô USA LE PAROLE
A Completa con il termine appropriato.
1. Il ................................ ................................ rappresenta il fabbisogno
energetico minimo dell’organismo.
2. Villi e microvilli servono ad aumentare la superficie
delle pareti dell’intestino ................................ .
14. Il diossido di carbonio nel sangue è trasportato
dall’emoglobina.
v f
15. Nell’intestino crasso sono prodotte vitamine
del gruppo B. v f
16. Durante l’inspirazione si verifica:
a il rilascio dei muscoli intercostali
b la contrazione del diaframma
c un aumento della pressione polmonare
d una riduzione della cavità toracica
3. L’ ................................ che riveste l’interno dell’utero è ricco
di vasi sanguigni.
4. Nella zona ................................ del rene ha luogo la produzione
di ultrafiltrato.
5. La figura rappresenta il cuore; completala con i nomi
delle strutture indicate.
B
17. Le arterie coronarie:
a trasportano il sangue dal cuore ai polmoni
b sono i vasi più grandi del nostro corpo
c portano ai reni il sangue che deve essere filtrato
d riforniscono di sangue il muscolo cardiaco
F
a
325
D Scegli il completamento corretto.
18. Il corpo luteo:
a si forma all’interno dell’utero
b produce l’ormone LH
c protegge la cellula uovo
d deriva dalle cellule del follicolo
E
d
19. Un’importante fonte di proteine vegetali è rappresentata:
a dai cereali
b dagli oli
C
c dai legumi
d dalla frutta
20.Dopo un’abbondante sudorazione:
a si elimina una maggior quantità di urina
b si elimina urina più concentrata
c diminuisce il riassorbimento dell’acqua
nei tubuli renali
d il sangue risulta più diluito
B Nelle seguenti frasi, sottolinea il termine corretto
fra i due in neretto.
6. I nefroni/reni sono le unità funzionali degli organi
escretori umani.
7. La sistole/diastole è la fase di rilassamento cardiaco
in cui il sangue riempie gli atri.
Confronta le tue risposte con quelle che trovi a pagina 336, poi
calcola il tuo punteggio utilizzando questa tabella.
8. Il glucosio in eccesso è immagazzinato nel fegato/
pancreas sotto forma di glicogeno.
punteggio
massimo
9. Il testosterone/progesterone è un ormone che determina
lo sviluppo dei caratteri sessuali secondari maschili.
domande
10. Le branchie/trachee costituiscono gli organi respiratori
degli insetti.
AeB
Ô applica i concetti
C
1 punto per ogni risposta corretta
5
C Vero o falso?
D
2 punti per ogni risposta corretta
10
Totale
30
11. Le uniche cellule del sangue complete sono
i globuli banchi.
v f
12. La maturazione delle cellule uovo inizia già
al momento della nascita. v f
13. I rifiuti azotati provengono dal metabolismo
dell’urea.
v f
usa le parole
1 punto per ogni risposta
corretta
il tuo
punteggio
15
applica i concetti
Se il tuo punteggio totale è:
inferiore a 18
ÿ
compreso fra 18 e 24
ÿ
superiore a 24 ÿ
La tua preparazione:
non è ancora sufficiente
è sufficiente
è buona o molto buona
il corpo umano: funzioni vitali e riproduzione
Valuta la tua preparazione
L
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