LICEO SCIENTIFICO STATALE “LEONARDO da VINCI” di FIRENZE CORSO SPERIMENTALE F DOCENTE Prof. Enrico Campolmi SISTEMA ESCRETORE sistema escretore

I reni svolgono le tre funzioni di seguito descritte: Gli animali sono formati per il 70% da acqua: due terzi nelle cellule ed un terzo come liquido extracellulare Il plasma rappresenta solo il 7% dei liquidi corporei, tuttavia controllando la sua composizione si controlla quella di tutti i restanti fluidi La composizione del plasma viene regolata dall’apparato escretore, i cui organi più importanti sono i reni FUNZIONE RENALE I reni svolgono le tre funzioni di seguito descritte: 1) Escrezione dei rifiuti metabolici I principali rifiuti del metabolismo cellulare sono la CO2 prodotta dalla respirazione cellulare (eliminata dai polmoni) ed i composti azotati (NH3) prodotti dalla scissione degli aminoacidi sistema escretore

2) Controllo della composizione chimica dei fluidi corporei Poiché l’ammoniaca è molto tossica, il fegato la trasforma in urea, riversandola poi nel sangue. I reni estraggono l’urea dal sangue e la diluiscono in acqua, generando l’urina. 2) Controllo della composizione chimica dei fluidi corporei I reni contribuiscono all’omeostasi, mantenendo stabile la concentrazione chimica del sangue e del liquido extracellulare Nei liquidi corporei lo scambio di sostanze avviene infatti principalmente per diffusione ed osmosi, processi regolati dalla concentrazione, la cui stabilità assicura condizioni ottimali per organi e tessuti A tal fine i reni eliminano dal sangue qualsiasi sostanza ne alteri la composizione, dalle sostanze tossiche, al glucosio in eccesso. sistema escretore

3) Mantenimento dell’equilibrio idrico Poiché l’acqua non è sempre disponibile nelle quantità necessarie, il corpo deve regolare il proprio contenuto idrico, bilanciando entrate ed uscite Assunzioni e perdite di acqua variano con la dieta, il clima e l’attività fisica STRUTTURA DEL RENE I reni umani sono due organi di colore scuro, a forma di fagiolo, lunghi circa 10 cm, situati dietro a stomaco e fegato, ai lati della colonna vertebrale sistema escretore

Il rene è dotato di una regione più esterna, detta corticale e di una più interna, detta midollare A cavallo delle due regioni si trovano i nefroni, le unità funzionali dei reni Ciascun rene contiene circa un milione di nefroni, la cui lunghezza totale, in un adulto, raggiunge gli 80 km sistema escretore

I tubuli di diversi nefroni confluiscono infine nel dotto collettore Il nefrone è formato da un ammasso di capillari, il glomerulo e da un lungo e stretto tubo, il tubulo renale, che parte da una struttura a forma di coppa, la capsula di Bowman. Il tubulo renale è formato, a sua volta, dal tubulo prossimale e dal tubulo distale, uniti tra loro dall’ansa di Henle I tubuli di diversi nefroni confluiscono infine nel dotto collettore L’urina si forma nei nefroni e passa dal dotto collettore nella pelvi renale Dalla pelvi passa quindi all’uretere, ove si sposta per peristalsi verso la vescica, nella quale si raccoglie fino a quando non è eliminata attraverso l’uretra sistema escretore

Tale fenomeno si dice filtrazione ed il L’arteria renale si suddivide in tante arteriole, ognuna della quali conduce ad un glomerulo Quella in entrata si dice arteriola afferente, quella in uscita si dice arteriola efferente Quest’ultima si suddivide poi nei capillari peritubulari, che circondano il tubulo renale, riunendosi infine in una venula Nel glomerulo il sangue ha una pressione doppia rispetto a quella degli altri capillari A causa di ciò un quinto del plasma esce dai capillari, attraversa la capsula di Bowman, ed entra nel tubulo renale Tale fenomeno si dice filtrazione ed il liquido entrato nel tubulo prende il nome di filtrato sistema escretore

Tale processo prende il nome di secrezione L’acqua e tutti i soluti presenti nel plasma, tranne le proteine, passano nel filtrato, che inizia il suo cammino nel tubulo renale, le cui pareti sono dotate di un solo strato di cellule epiteliali specializzate nel trasporto attivo Successivamente molte molecole di rifiuto rimaste nel plasma dopo la filtrazione sono selettivamente rimosse dai capillari peritubulari ed immesse attivamente nel filtrato Tale processo prende il nome di secrezione Allo stesso tempo la maggior parte di acqua e soluti utili finiti nel filtrato è ripompata nei capillari Detto processo si dice riassorbimento Infine Il liquido rimanente, divenuto ormai urina, lascia il nefrone e passa nelle pelvi renali; tale processo si dice escrezione sistema escretore

Ciò avviene sia grazie alla diversa permeabilità all’acqua e Il tubulo controlla anche la eliminazione di acqua, processo importantissimo per regolare l’equilibrio idrico del corpo Molti animali terrestri debbono infatti conservare acqua, eliminando orina ipertonica rispetto ai restanti fluidi corporei ai sali delle pareti di regioni diverse del tubulo renale, sia grazie al fatto che nel suo percorso il tubulo forma un’ansa (ansa di Henle) che attraversa regioni in cui sono presenti fluidi a differente concentrazione Ciò avviene sia grazie alla diversa permeabilità all’acqua e Nel tubulo prossimale il filtrato è isotonico col plasma; lungo questo tratto ioni sodio e cloro sono attivamente pompati fuori dal tubulo, mentre l’acqua li segue per osmosi, mantenendo così il filtrato ancora isotonico. sistema escretore

Lungo il ramo discendente dell’ansa l’acqua esce dal tubulo per osmosi, poiché incontra un ambiente molto salino, ricco di ioni Na+ e Cl- provenienti dal ramo ascendente. Alla fine del ramo discendente il filtrato è quindi ipertonico rispetto al plasma. tornare il filtrato ipotonico, che tale rimane anche lungo il tubulo distale. Il ramo ascendente è imperme- abile all’acqua, ma pompa atti- vamente fuori Na+ e Cl-, facendo Il filtrato entra quindi nel tubulo collettore ed attraversa di nuovo una zona ad elevata concentrazione salina; da questo punto in poi la concentrazione dell’orina dipende dall’ormone antidiuretico ADH, prodotto dall’ipotalamo. sistema escretore

Se l’ADH è assente la parete del tubulo collettore è impermeabile all’acqua, che pertanto rimane nel tubulo, producendo orina poco concentrata. In presenza di ADH il tubulo è invece permeabile e l’acqua esce per osmosi e si raccoglie nei capillari peritubulari, producendo orina più concentrata. La quantità di ADH liberato dipende dalla concentrazione osmotica del sangue e dalla pressione sanguigna, misurate da appositi recettori. Se la concentrazione osmotica del sangue aumenta o cala la pressione, come avviene per esempio nella disidratazione e nelle emorragie, si libera ADH che mantiene il contenuto idrico del sangue. In caso di ingestione di grosse quantità di liquidi o di aumenti di pressione, effetto determinato ad esempio dall’adrenalina, la produzione di ADH cala e si elimina più acqua. L’alcool reprime la produzione di ADH, aumentando la diuresi, fenomeno ben noto ai bevitori di birra. L’ipotalamo inoltre agisce sul bilancio idrico stimolando la sete, quando rileva una concentrazione eccessiva dei soluti nei liquidi interni. sistema escretore

Nel nefrone si svolge infine anche il riassorbimento del sodio, principale soluto presente nel liquido extra cellulare, il cui equilibrio è strettamente correlato a quello dell’acqua. La concentrazione dei liquidi interni deve infatti rimanere costante, per non alterare gli scambi osmotici di acqua Un’elevata presenza di sodio comporta quindi un’elevata presenza di acqua, che a sua volta influisce sul volume totale dei liquidi e sulla pressione sanguigna: ecco perché le persone ipertese non debbono mangiare salato. Il contenuto di sodio è regolato dall’ormone aldosterone, secreto dalla corteccia delle surrenali, che provoca un riassorbimento di Na+ dal filtrato a livello del nefrone Il riassorbimento di Na+ innalza la concentrazione dell’ambiente circostante il tubulo del nefrone, incrementando così la fuoriuscita dal tubulo di acqua ed il suo riassorbimento. La secrezione di aldosterone è controllata da un complesso meccanismo che si avvia quando recettori posti nella parete dei vasi sanguigni e nel cuore rilevano una riduzioni del volume del liquido extracellulare sistema escretore

REGOLAZIONE DELLA TEMPERATURA CORPOREA Nell’uomo, come negli altri omeotermi, il mantenimento di una temperatura costante ed elevata è un importante elemento dell’omeostasi La temperatura accelera infatti le reazioni chimiche cellulari, assicurando all’organismo un elevato livello di attività Tuttavia temperature eccessive modificano la forma delle proteine, inattivando gli enzimi, con danni gravissimi a carico del metabolismo La temperatura del corpo umano può quindi oscillare solo in un piccolo intervallo intorno ai 37°C sistema escretore

La fonte di calore dell’organismo e l’ossidazione del glucosio e delle altre molecole che liberano energia all’interno delle cellule. Gli endotermi hanno un metabolismo molto più alto degli ectotermi ed una grande percentuale della loro energia è destinata alla produzione di calore Gli endotermi possiedono inoltre strati di materiale isolante e meccanismi atti all’eliminazione del calore in eccesso. Nell’uomo il mantenimento della temperatura avviene grazie ad un sistema automatico, un termostato posto nell’ipotalamo Questo termostato riceve ed integra le informazioni provenienti dai recettori per la temperatura distribuiti in tutto il corpo, le confronta con la temperatura da lui stesso fissata, mettendo quindi in atto le risposte adeguate I recettori della pelle sono importantissimi per i cambiamenti di temperatura; tuttavia lo stesso ipotalamo contiene al suo interno recettori che misurano la temperatura del sangue sistema escretore

Fig. 28.11 Pag. 400 A differenza del termostato della caldaia, che controlla un semplice interruttore del tipo “on-off”, l’ipotalamo è capace di risposte complesse Tra queste c’è la liberazione del fattore di rilascio TRH, che stimola l’ipofisi a produrre l’ormone TSH Il TSH, a sua volta, stimola la tiroide a produrre tiroxina che, aumentando il metabolismo cellulare, contribuisce a generare calore nel corpo. Altro modo per produrre calore è quello di aumentare l’attività muscolare volon- taria, ad esempio saltellando, ed involontaria (come avviene con il tremito) Per conservare calore si contraggono inoltre i vasi sanguigni più vicini alla superficie della pelle e si drizzano i peli limitando la dispersione all’esterno sistema escretore

Se la temperatura sale invece oltre il valore indicato dal termostato, i vasi prossimi alla superficie della pelle si dilatano, per aumentare la dispersione di calore verso l’esterno. Anche l’evaporazione del sudore è un valido metodo per abbassare la temperatura corporea L’aumento di temperatura noto come febbre è legato invece ad una regolazione verso l’alto della temperatura fissata dall’ipotalamo Ciò avviene per la liberazione di una proteina da parte dei globuli bianchi, come risposta difensiva dell’organismo Un modesto aumento di temperatura stimola infatti il sistema immunitario La sensazione di freddo ed i brividi legati all’insorgere della febbre sono dovuti al fatto che la temperatura corporea, anche se è in aumento, è comunque più bassa della nuova regolazione del termostato sistema escretore