Evoluzione Il corpo umano: funzioni vitali e riproduzione
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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 © Pearson Italia S.p.A., G. Anelli E. Gatti, Il nuovo Albatros 9788863640052_292-293.indd 292 3-04-2009 14:22:58 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 © Pearson Italia S.p.A., G. Anelli E. Gatti, Il nuovo Albatros 9788863640052_292-293.indd 293 3-04-2009 14:23:00 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. © Pearson Italia S.p.A., G. Anelli E. Gatti, Il nuovo Albatros 9788863640052_294-297.indd 294 3-04-2009 14:25:31 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. L © Pearson Italia S.p.A., G. Anelli E. Gatti, Il nuovo Albatros 9788863640052_294-297.indd 295 3-04-2009 14:25:32 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. © Pearson Italia S.p.A., G. Anelli E. Gatti, Il nuovo Albatros 9788863640052_294-297.indd 296 3-04-2009 14:25:33 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. © Pearson Italia S.p.A., G. Anelli E. Gatti, Il nuovo Albatros 9788863640052_294-297.indd 297 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 3-04-2009 14:25:37 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. © Pearson Italia S.p.A., G. Anelli E. Gatti, Il nuovo Albatros 9788863640052_298-299.indd 298 3-04-2009 14:28:52 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. 299 L © Pearson Italia S.p.A., G. Anelli E. Gatti, Il nuovo Albatros 9788863640052_298-299.indd 299 3-04-2009 14:29:33 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. © Pearson Italia S.p.A., G. Anelli E. Gatti, Il nuovo Albatros 9788863640052_300-301.indd 300 3-04-2009 14:30:29 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 L © Pearson Italia S.p.A., G. Anelli E. Gatti, Il nuovo Albatros 9788863640052_300-301.indd 301 3-04-2009 14:30:31 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- © Pearson Italia S.p.A., G. Anelli E. Gatti, Il nuovo Albatros 9788863640052_302-305.indd 302 3-04-2009 14:33:03 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 © Pearson Italia S.p.A., G. Anelli E. Gatti, Il nuovo Albatros 9788863640052_302-305.indd 303 3-04-2009 14:33:07 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 © Pearson Italia S.p.A., G. Anelli E. Gatti, Il nuovo Albatros 9788863640052_302-305.indd 304 3-04-2009 14:33:08 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 © Pearson Italia S.p.A., G. Anelli E. Gatti, Il nuovo Albatros 9788863640052_302-305.indd 305 3-04-2009 14:33:11 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 © Pearson Italia S.p.A., G. Anelli E. Gatti, Il nuovo Albatros 9788863640052_306-307.indd 306 3-04-2009 14:34:39 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 © Pearson Italia S.p.A., G. Anelli E. Gatti, Il nuovo Albatros 9788863640052_306-307.indd 307 3-04-2009 14:34:40 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 © Pearson Italia S.p.A., G. Anelli E. Gatti, Il nuovo Albatros 9788863640052_308-309.indd 308 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 œ Guida allo studio a pagina 322 all’uretere e alla vescica © Pearson Italia S.p.A., G. Anelli E. Gatti, Il nuovo Albatros 9788863640052_308-309.indd 309 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. © Pearson Italia S.p.A., G. Anelli E. Gatti, Il nuovo Albatros 9788863640052_310-311.indd 310 3-04-2009 14:36:30 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). L © Pearson Italia S.p.A., G. Anelli E. Gatti, Il nuovo Albatros 9788863640052_310-311.indd 311 3-04-2009 14:36:44 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 © Pearson Italia S.p.A., G. Anelli E. Gatti, Il nuovo Albatros 9788863640052_312-315.indd 312 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. 3-04-2009 14:38:52 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: L © Pearson Italia S.p.A., G. Anelli E. Gatti, Il nuovo Albatros 9788863640052_312-315.indd 313 3-04-2009 14:39:04 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 © Pearson Italia S.p.A., G. Anelli E. Gatti, Il nuovo Albatros 9788863640052_312-315.indd 314 3-04-2009 14:39:14 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 © Pearson Italia S.p.A., G. Anelli E. Gatti, Il nuovo Albatros 9788863640052_312-315.indd 315 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. © Pearson Italia S.p.A., G. Anelli E. Gatti, Il nuovo Albatros 9788863640052_316-317.indd 316 3-04-2009 14:40:16 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. L © Pearson Italia S.p.A., G. Anelli E. Gatti, Il nuovo Albatros 9788863640052_316-317.indd 317 3-04-2009 14:40:21 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. © Pearson Italia S.p.A., G. Anelli E. Gatti, Il nuovo Albatros 9788863640052_318-319.indd 318 3-04-2009 14:41:54 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. L © Pearson Italia S.p.A., G. Anelli E. Gatti, Il nuovo Albatros 9788863640052_318-319.indd 319 3-04-2009 14:41:56 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. © Pearson Italia S.p.A., G. Anelli E. Gatti, Il nuovo Albatros 9788863640052_320-321.indd 320 3-04-2009 14:42:39 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- L © Pearson Italia S.p.A., G. Anelli E. Gatti, Il nuovo Albatros 9788863640052_320-321.indd 321 3-04-2009 14:42:50 L unità unità O I D U T S O L L A 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. © Pearson Italia S.p.A., G. Anelli E. Gatti, Il nuovo Albatros 9788863640052_322-325.indd 322 3-04-2009 14:43:42 O I D U T S O L L 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. L © Pearson Italia S.p.A., G. Anelli E. Gatti, Il nuovo Albatros 9788863640052_322-325.indd 323 3-04-2009 14:43:43 L unità O I D U T S O L L A 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 ............................. © Pearson Italia S.p.A., G. Anelli E. Gatti, Il nuovo Albatros 9788863640052_322-325.indd 324 3-04-2009 14:43:44 O I D U T S O L L A G U I DA 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 © Pearson Italia S.p.A., G. Anelli E. Gatti, Il nuovo Albatros 9788863640052_322-325.indd 325 3-04-2009 14:43:45
