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Il nuovo Invito alla biologia.blu 13/11/11 H. Curtis, N. S. Barnes, A. Schnek, A. Massarini Il nuovo Invito alla biologia.blu 2 2 2

L’equilibrio idrico e termico 13/11/11 Capitolo C6 L’equilibrio idrico e termico 3 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 3 3

e la struttura dell’apparato urinario 13/11/11 Lezione 1 La funzione e la struttura dell’apparato urinario 4 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 4 4

L’escrezione L’apparato urinario o escretore ha la funzione di: 13/11/11 L’escrezione L’apparato urinario o escretore ha la funzione di: garantire un equilibrio fra acqua e soluti presenti nel corpo; mantenere un pH costante; eliminare le scorie prodotte con il metabolismo; regolare il volume del sangue e la pressione arteriosa; liberare ormoni. 5 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 5 5

L’apparato urinario L’apparato urinario è costituito da: 13/11/11 L’apparato urinario L’apparato urinario è costituito da: due reni, che filtrano il sangue; due ureteri; vescica, organo di raccolta delle urine; uretra, che permette lo svuotamento della vescica. 6 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 6 6

13/11/11 Le funzioni dei reni /1 Escrezione dei rifiuti metabolici che si accumulano nel sangue. I principali materiali di rifiuto sono diossido di carbonio (eliminato da sistema respiratorio) e composti azotati. L’ammoniaca è trasformata in urea nel fegato, poi eliminata attraverso l’urina. Regolazione della concentrazione di ioni. La concentrazione di Na+, K+, H+, Mg2+, Ca2+ e HCO3- deve mantenersi costante. 7 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 7 7

13/11/11 Le funzioni dei reni /2 Mantenimento dell’equilibrio idrico. L’acqua è introdotta con l’alimentazione ed eliminata con la respirazione, la sudorazione, le feci e l’urina. Ogni giorno produciamo circa 1500 mL di urine. 8 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 8 8

La struttura dei reni Lezione 2 9 13/11/11 9 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 9 9

L’anatomia dei reni /1 Ogni rene è rivestito da una capsula renale. 13/11/11 L’anatomia dei reni /1 Ogni rene è rivestito da una capsula renale. All’interno si distingue: regione corticale, più esterna; regione midollare, in profondità. La porzione corticale contiene i nefroni. La midollare è formata da piramidi renali, costituite da dotti collettori, per il trasporto delle urine. Gli apici delle piramidi renali raccolgono le urine verso i calici renali, che confluiscono verso la pelvi renale. 10 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 10 10

L’anatomia dei reni /2 11 13/11/11 11 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 11 11

Il nefrone Il nefrone è l’unità funzionale del rene. 13/11/11 Il nefrone Il nefrone è l’unità funzionale del rene. È costituito dal glomerulo, un ammasso di capillari, e dal tubulo renale, un tubo lungo e stretto che parte da una struttura a forma di coppa, la capsula di Bowman. Il tubulo renale è formato dai tubuli contorti prossimale e distale, collegati tra loro dall’ansa di Henle. Confluiscono nel dotto collettore. Un glomerulo 12 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 12 12

La formazione dell’urina /1 13/11/11 La formazione dell’urina /1 1. Fase di filtrazione È necessaria un’elevata pressione sanguigna nel glomerulo, prodotta dalla vasocostrizione delle arteriole afferenti ed efferenti. Il plasma sanguigno entra nel tubulo renale (filtrato), con la stessa composizione chimica del plasma sanguigno (tranne macromolecole). 2. Fase di riassorbimento e secrezione La maggior parte dell’acqua e dei soluti utili sono riportati nei capillari peritubulari (es. glucosio, amminoacidi, vitamine). Alcune molecole rimaste nel plasma sono immesse nel filtrato. 13 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 13 13

La formazione dell’urina /2 13/11/11 La formazione dell’urina /2 Si produce l’urina (circa 1% del filtrato), che lascia il nefrone e passa nella pelvi renale. 14 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 14 14

13/11/11 L’urina ipertonica /1 Nei mammiferi, viene prodotta un’urina ipertonica rispetto ai fluidi corporei. Questo è possibile grazie a tre caratteristiche del nefrone: differente permeabilità all’acqua, ai sali e all’urea dei vari segmenti del tubulo renale e del dotto collettore; trasporto attivo di sali fuori dal tubulo, grazie a proteine di membrana; l’ansa di Henle penetra nella parte midollare del rene, a diverso gradiente osmotico. 15 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 15 15

L’urina ipertonica /2 16 13/11/11 16 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 16 16

Ormoni e funzionalità renale /1 13/11/11 Ormoni e funzionalità renale /1 ADH, l’ormone antidiuretico, si forma nell’ipotalamo e viene liberato dall’ipofisi. Favorisce la produzione di urina ipertonica rendendo permeabile all’acqua il dotto collettore del nefrone. La quantità di ADH liberato dipende dalla concentrazione di soluti presenti nel sangue e dalla pressione sanguigna. L’aldosterone è prodotto dalla corticale surrenale. Aumenta l’escrezione degli ioni K+ nel tubulo distale e nel dotto collettore e il riassorbimento di ioni Na+ da essi. 17 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 17 17

Ormoni e funzionalità renale /2 13/11/11 Ormoni e funzionalità renale /2 Il rene produce renina, che a sua volta trasforma una proteina plasmatica in angiotensina. Le funzioni dell’angiotensina: induce vasocostrizione dei vasi periferici e dell’arteriola afferente; favorisce il riassorbimento di sodio dal parte del tubulo renale e induce il rilascio di aldosterone da parte della ghiandola surrenale; attiva il centro della sete nel cervello. 18 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 18 18

L’omeostasi del pH ematico 13/11/11 L’omeostasi del pH ematico Il rene contribuisce a mantenere costante il pH dell’organismo, grazie alla regolazione degli ioni H+. A livello del tubulo renale il rene può secernere H+ e recuperare ioni bicarbonato HCO3– (se il pH ematico è troppo basso), oppure eliminare ioni bicarbonato e riassorbire ioni H+ (se il pH è troppo alto). 19 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 19 19

La vescica, i condotti urinari e l’urina Lezione 3 20 13/11/11 20 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 20 20

13/11/11 Gli ureteri Gli ureteri collegano le pelvi renali con la vescica. Sono costituiti da tre strati distinti: tonaca mucosa, formata da epitelio di transizione; tonaca muscolare, formata da muscolatura liscia; tonaca avventizia, formata da tessuto connettivo lasso, con vasi sanguigni, vasi linfatici e nervi. 21 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 21 21

13/11/11 La vescica La vescica è un organo cavo, che ha la funzione di raccogliere l’urina proveniente dai reni. Ha tre strati di tessuto: epitelio di transizione, muscolatura liscia e strato connettivo esterno. Ha una grande capacità distensiva. La mucosa è sollevata in pieghe, tranne nel trigono dove rimane piana. Verso l’uretra, ci sono due sfinteri uretrali (quello interno è involontario, quello esterno è volontario). 22 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 22 22

Il controllo della minzione 13/11/11 Il controllo della minzione I recettori di stiramento della vescica inviano un impulso al midollo, che induce il rilassamento dello sfintere interno. Il processo può essere controllato (fino a circa 600 mL di urina). 23 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 23 23

13/11/11 L’uretra L’uretra è un condotto che si origina a livello della vescica e nella femmina è lunga 3-4 cm, negli uomini è circa 20 cm. 24 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 24 24

13/11/11 L’urina L’urina è un liquido inodore di colore giallo, più o meno marcato a seconda della sua concentrazione di soluti, e normalmente ha un aspetto limpido. Normalmente ha un pH acido (pH 6), ma può variare tra 4,5 e 8 in seguito agli alimenti consumati. 25 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 25 25

La temperatura corporea 13/11/11 Lezione 4 La temperatura corporea 26 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 26 26

La regolazione della temperatura 13/11/11 La regolazione della temperatura Gli esseri umani mantengono una temperatura corporea costante mediante vari meccanismi di termoregolazione. 27 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 27 27

Il controllo dell’ipotalamo 13/11/11 Il controllo dell’ipotalamo L’ipotalamo mantiene la temperatura corporea entro un ristretto intervallo, intorno ai 37 °C, grazie alle informazioni provenienti dai termorecettori distribuiti su tutto il corpo. 28 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 28 28

13/11/11 Il ruolo della pelle Quando la temperatura del corpo si innalza, i vasi sanguigni si dilatano e aumentano l’afflusso di sangue alla pelle. Se l’aria è più fredda il calore può trasmettersi per irraggiamento dalla pelle all’aria. Il calore in eccesso può venire disperso per evaporazione del sudore. Quando la temperatura corporea inizia a scendere, i vasi sanguigni sulla pelle si costringono, limitando la perdita di calore. 29 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 29 29

13/11/11 La febbre La febbre è una risposta fisiologica a determinati stati dell’organismo. Lo spostamento della temperatura nuova fissata sul termostato è legata a sostanza chiamate pirogeni (endogeni o esogeni). 30 Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017 30 30