Apparato circolatorio

Biologia
Robert J. Brooker, Eric P. Widmaier, Linda E. Graham, Peter D. Stiling
Copyright © 2011 – he McGraw-Hill Companies srl
Capitolo 47
Spunti di riflessione
Figura 47.2 Gli apparati circolatori aperti si sono evoluti prima di quelli chiusi. Tuttavia, questo
non significa che gli apparati aperti siano in qualche modo inferiori a quelli chiusi. Sarebbe
meglio considerare un apparato circolatorio aperto come un sistema sviluppatosi per rispondere
alle necessità di quegli animali che lo possiedono. Gli artropodi sono ordine di animali con un
notevole successo evolutivo, con il più elevato numero di specie e che ha colonizzato,
virtualmente, tutte le nicchie ecologiche sulla Terra. Chiaramente, il tipo di apparato circolatorio
non ha impedito loro di raggiungere questo grande successo.
Figura 47.4 Mantenere il sangue ossigenato completamente separato da quello non ossigenato,
consente al sangue arterioso di uccelli e mammiferi di distribuire la massima quantità di
ossigeno ai tessuti. Questo significa che questi tessuti possono raggiungere un metabolismo
elevato e possono essere più attivi in ogni circostanza.
Figura 47.6 Ogni molecola di emoglobina è costituita da quattro subunità ognuna delle quali è
provvista, nella regione centrale, di un atomo di ferro. Ogni atomo di ferro lega una molecola di
ossigeno (O2); quindi un totale di otto atomi di ossigeno possono legarsi ad una molecola di
emoglobina.
Figura 47.11 I liquidi corporei, sia extracellulari che intracellulari, contengono elevate quantità
di ioni dotati di carica elettrica che possono trasmettere elettricità. La debole corrente elettrica
generata dal battito delle cellule del muscolo cardiaco è trasmessa attraverso i liquidi corporei
circostanti dal movimento degli ioni in questi liquidi. Questa corrente è registrata dagli elettrodi
applicati sulla superficie del corpo e amplificata dal registratore.
Figura 47.14 Quando l’animale è attivo, le arteriole presenti nei muscoli della sua zampa si
dilatano trasportando maggiore flusso di sangue e, conseguentemente, nutrienti e ossigeno ai
muscoli attivi.
Figura 47.17 Le valvole si aprono verso il cuore. Quando la testa è sollevata, le valvole sono
aperte e il sangue fluisce dalla testa al ventricolo destro per gravità. Tuttavia, quando la giraffa
abbassa la testa per bere, la forza di gravità non solo impedisce il ritorno del sangue venoso al
cuore, ma il sangue può accumularsi nella testa dell’animale determinando un aumento della
pressione nel cranio e nel cervello. Le valvole presente nel collo funzionano come quelle
presenti nelle zampe degli altri animali, favorendo il movimento del sangue in direzione opposta
alla forza di gravità, cioè verso il cuore.
Figura 47.20 I barocettori sono meccanocettori. Come tutti i meccanocettori (per es., le
strutture estensibili o deformabili come la vescica urinaria e lo stomaco) i loro canali ionici si
aprono in seguito a deformazioni meccaniche o all’allungamento della membrana plasmatica.
Quindi possono essere definiti come canali ionici meccanico dipendenti.
Test di autovalutazione
1. b
2. a
3. c
4. b
5. a
6. d
7. c
8. d
9. c
10. d
Quesiti teorici
1. I tre componenti principali di un apparato circolatorio sono (1) il sangue o l’emolinfa, il
liquido corporeo interno in cui sono disciolti i soluti; (2) i vasi sanguigni, un sistema di
tubi cavi all’interno del corpo in cui fluisce il sangue; e (3) uno o più cuori, strutture
muscolari che pompano il sangue attraverso i vasi sanguigni.
2. L’apparato circolatorio chiuso – In un apparato circolatorio chiuso il sangue e il liquido
interstiziale fluiscono all’interno di tubi chiamati vasi sanguigni, grazie alla spinta
fornita da una pompa chiamata cuore. Tutti i nutrienti e l’ossigeno necessari ai tessuti
sono trasportati dai vasi sanguigni. I vantaggi di un apparato circolatorio chiuso sono che
diverse parti del corpo possono ricevere il flusso di sangue in proporzione alla specifica
richiesta metabolica di quella parte del corpo in un dato momento. Grazie alla sua
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efficienza l’apparato circolatorio chiuso ha permesso agli animali di raggiungere grandi
dimensioni.
L’apparato circolatorio aperto – In un apparato circolatorio aperto gli organi sono
immersi nell’emolinfa che fluisce fuori e dentro dal cuore (cuori) e dalla cavità del corpo
invece che, come avviene per il sangue, essere distribuita alle cellule. Come nel sistema
circolatorio chiuso è presente una pompa e dei vasi sanguigni, ma queste strutture sono
meno sviluppate e meno complesse rispetto a quelle del sistema circolatorio chiuso.
Questo è il motivo per cui, almeno in parte, gli organismi come i molluschi e gli
artropodi sono in genere di piccole dimensioni, ma esistono delle eccezioni.
3. Il ciclo cardiaco può essere suddiviso in due fasi. La prima fase è la diastole, durante la
quale il sangue proveniente dagli atri si raccoglie nei ventricoli passando attraverso le
valvole AV che sono aperte. Questa è seguita dalla sistole, durante la quale i ventricoli si
contraggono espellendo il sangue attraverso le valvole semilunari. Le valvole devono
essere unidirezionali, infatti se si aprissero in entrambe le direzioni ad ogni contrazione
ventricolare il sangue fluirebbe dai ventricoli negli atri. Questo ridurrebbe il flusso
sanguigno nelle arterie e, di conseguenza, la gittata cardiaca e la pressione sanguigna
fino a raggiungere livelli pericolosi.
Quesiti sperimentali
1. Furchgott notò che l’acetilcolina aveva differenti effetti sull’aorta di coniglio a seconda
della procedura utilizzata per isolare e preparare il tessuto. Quando l’acetilcolina veniva
applicata a preparazioni di aorta a forma di strisce distese la muscolatura liscia si
contraeva, mentre se veniva applicata a preparazione di aorta a forma di anelli circolari
la muscolatura si rilassava. Furchgott ipotizzò che la differenza fosse dovuta all’assenza
dello strato di tessuto endoteliale nelle strisce distese di aorta.
2. Furchgott ipotizzò che l’acetilcolina stimolava le cellule endoteliali a secernere una
sostanza vasodilatatrice che provocava il rilassamento dello strato muscolare. Lo
scienziato eseguì diversi esperimenti per provare la validità di questa ipotesi. Egli
confrontò l’effetto dell’acetilcolina su preparazioni di aorta a forma di anelli circolari in
cui lo strato endoteliale era integro o veniva rimosso sperimentalmente. I risultati
dimostrarono che l’acetilcolina determinava il rilassamento della muscolatura, quando lo
strato endoteliale era presente, e la contrazione quando lo strato endoteliale veniva
rimoso. In un secondo esperimento, una striscia di aorta priva dello strato endoteliale
veniva messa a contatto con una striscia di aorta provvista di strato endoteliale integro.
Quando questo “sandwich” veniva esposto all’acetilcolina entrambi gli strati muscolari
si rilassavano.
3. Furchgott concluse che la presenza dell’acetilcolina induceva, nello strato endoteliale, la
produzione di una sostanza vasodilatatrice. Questa sostanza diffondeva dalla striscia
intatta di muscolatura a quella in cui era stato rimosso l’endotelio e ne provocava il
rilassamento.