Biologia generale: tutti gli argomenti generali sulla biologia, Temi di Biologia

Scarica Biologia generale: tutti gli argomenti generali sulla biologia e più Temi in PDF di Biologia solo su Docsity! LA VITA VIVENTI E NON VIVENTI La caratteristica fondamentale degli esseri viventi è quella di essere formati da cellule (secondo la “Teoria cellulare”). Qualità fondamentali esseri viventi: 1. All’interno di esso ci sono vari livelli di organizzazione, dai più semplici ai più evoluti; 2. Essi sono in grado di assorbire energia dall’ambiente e trasformarla da energia ordinata in energia disordinata; 3. Ogni essere vivente libera energia sotto forma di calore; 4. Essi posseggono le informazioni utili alle cellule per svolgere le loro funzioni vitali e per essere autonome e tenersi in vita; 5. Ogni essere è capace di rimanere coerente internamente e identico a se stesso anche al variare delle condizioni dell’ambiente in cui si trova (es. temperatura corporea); 6. Gli esseri viventi sanno reagire a stimoli interni ed esterni ed essere irritati da essi. In questi casi si attiva un meccanismo per ripristinare l’equilibrio alterato; 7. Gli esseri viventi si riproducono; 8. Gli esseri viventi nascono e si sviluppano + si evolvono, creando delle variabilità individuali con delle caratteristiche che le distinguono; 9. Gli esseri viventi si sanno adattare all’ambiente in cui si trovano. La probabilità di sopravvivenza in un ambiente è maggiore quanto maggiore è l’adattamento. L’ACQUA L’acqua è essenziale per la vita ed è uno dei componenti principali delle cellule. Proprietà dell’acqua: 1. Polarità; 2. Legami a idrogeno tra molecole che danno la sua alta tensione superficiale (insetti ci camminano sopra); 3. Alto calore specifico (per aumentare temperatura di un grado) che permette di tenere temperatura corporea costante; 4. Alto calore di evaporazione; 5. Tendenza a dissociarsi. LE BIOMOLECOLE Sono zuccheri, proteine, acidi nucleici. Ci sono anche i lipidi, che sono polimeri formati da tanti monomeri. M MMM M I monomeri sono uniti attraverso condensazione (sintesi del polimero), togliendo molecole di acqua. La distruzione dei legami avviene attraverso idrolisi, aggiungendo molecole di acqua. H2o H2o condensazione idrolisi Tipi di biomolecole: 1. Lipidi: riserva energia; 2. Carboidrati: zuccheri (fonte energia); 3. Proteine: hanno diverse funzioni tra cui strutturale, di movimento, immunitaria, di trasporto ecc.; 4. Acidi nucleici (DNA, RNA, ATP): informazione genetica. DNA: A, T, G, C. Ha informazioni sull’organismo. RNA: A, U, G, C. Trasporta informazioni e fa la sintesi del DNA in proteine, nei ribosomi. ATP: trasporta e conserva energia. Macromolecole: diffusione facilitata I canali ionici sono molto selettivi con le sostanze e ogni canale trasporta un solo tipo di molecola. Il trasporto si può anche distinguere in: 1. Attivo: consuma energia (avviene contro il gradiente di concentrazione); 2. Passivo: non consuma energia. Esocitosi: portare fuori dalla cellula le sostanze. Endocitosi: portare dentro la cellula le sostanze. STRUTTURE CELLULARI Nucleo: è il centro di controllo della cellula. Contiene il DNA sotto forma di cromatina (che forma i cromosomi durante la divisione cellulare). A suo interno c’è anche il nucleolo dove avviene la sintesi dell’RNA ribosomiale e la formazione di ribosomi. Reticolo endoplasmatico: è formato da membrane ripiegate e interconnesse dove avviene la sintesi dei lipidi e delle proteine. Apparato di Golgi: è formato da sacche di membrana. Qui avviene la modifica e lo smistamento delle proteine. Mitocondri: contiene l’ATP che produce energia. La membrana va a formare le creste mitocondiali all’interno. Contengono i ribosomi, dove avviene la sintesi delle proteine. Il citoscheletro è lo scheltro interno alla cellula che fornisce sostegno e movimento alle cellule ed è formato da filamenti. Le cellule sono unite tra loro in 3 modi: 1. Giunzioni ancoranti: sono unite dai filamenti; 2. Giunzioni strette: non permettono il passaggio di molecole; 3. Giunzioni comunicanti: permettono il passaggio di molecole attraverso un canale proteico. canale ionico proteina di trasporto LA RIPRODUZIONE CELLULARE Le cellule si riproducono in 2 modi: 1. Mitosi: riproduzione asessuata; 2. Meiosi: riproduzione sessuata. Il ciclo cellulare è l’insieme di eventi che avviene tra una divisione cellulare (cellula eucariota) e l’altra. È formato dall’interfase e dalla mitosi. Interfase: G1: crescita e preparazione alla sintesi; S: duplicazione DNA e sintesi; G2: crescita e preparazione a mitosi; Mitosi: Mitosi: cromosomi della cellula divisi tra le cellule figlie; Citodieresi: divisione del citoplasma. G1 S G2 M C Mitosi Interfase In una situazione di riposo, il DNA nel nucleo della cellula è sotto forma di cromatina (sciolto). Prima della riproduzione cellulare si riordina formando i cromosomi, che dividono in modo equo il DNA nelle cellule figlie. Sono formati da cromatidi fratelli. Duplicazione del DNA: si apre come una cerniera, grazie agli enzimi che spezzano i legami tra le basi azotate. E entrambi i filamenti si aggiungono a quelli in formazione. Sintesi proteica: produzione nuove proteine da parte dei ribosomi. Ha 2 fasi: 1. Trascrizione: informazioni del DNA vengono trascritte del mRNA (RNA messaggero); 2. Traduzione: il DNA viene tradotto dai ribosomi e si forma la proteina. Trascrizione Traduzione Mitosi La meiosi è la divisione cellulare delle cellule delle cellule sessuali (gameti). Dentro ogni cellula ci sono 46 cromosomi: 23 dalla mamma e 23 dal papà. Nella riproduzione sessuata sia la cellula femminile (ovulo) che maschile (spermatozoo) devono dividere i loro cromosomi da 46 a 23 e insieme vanno a formare una nuova cellula, che poi andrà a formare un nuovo individuo (zigote). N.B: le uniche cellule in grado di dimezzare i loro cromosomi sono le cellule sessuali. XY: maschio, XX: femmina. La meiosi si divide in 2 fasi: 1. Meiosi 1: i cromosomi omologhi formano delle coppie e si scambiano tatti di DNA tramite crossing over. Le coppie di cromosomi si dividono. 2. Meiosi 2: i cromatidi fratelli si dividono. Si formano i nuclei. In tutto si formano 4 cellule gameti con 1 solo cromatide. Il tessuto muscolare liscio non hanno le striature ma hanno lo stesso sistema contrattile. Si trovano negli organi interni. La contrazione può arrivare da stimoli nervosi, ormonali o da modificazioni delle fibrocellule. Ci sono 2 tipi di contrazione: 1. Ritmica: ha impulsi periodici (tubo digerente); 2. Tonica: è parziale ma per un tempo più lungo. Tessuto muscolare cardiaco: forma la parete del cuore ed è autonomo e involontario. I nervi che arrivano al cuore servono solo per accelerare o rallentare il ritmo delle contrazioni. Tessuto nervoso: è formato da neuroni che creano e guidano segnali nervosi con potenziale d’azione. Inoltre liberano composti chimici chiamai neurotrasmettitori. I neuroni sono connessi con le cellule degli organismi che controllano attraverso collegamenti chiamati sinapsi. I neuroni sono formati da: 1. Corpo cellulare: contiene il nucleo e gli organuli cellulari, qui c’è la ricezione di segnali e avvengono i processi fondamentali della cellula; 2. Dendriti: prolungamenti di citoplasma per la ricezione di stimoli e alla loro trasmissione al corpo cellulare; 3. Assone: singolo prolungamento di citoplasma che trasmette impulsi dal corpo cellulare verso gli altri neuroni o verso le cellule degli organi. Alla fine dell’assone ci sono le ramificazioni terminali che finiscono con le sinapsi. L’assone è ricoperto dalla guaina mielinica che gli si avvolge intorno. Questa non è continua ma formata da segmenti e ogni segmento è formato da una sola cellula. Tra un segmento e l’altro l’assone è scoperto e questa parte è chiamata nodo di Ranvier. Potenziale d’azione: i neuroni sono cellule che hanno la proprietà di eccitabilità. In condizioni di riposo c’è una differenza di potenziale chiamato potenziale di riposo. Questo avviene per la differenza di concentrazione di ioni specifici (tra cui sodio e potassio) all’interno e all’esterno della cellula e anche dalla semipermeabilità della membrana agli ioni che usano pompe per attraversarla. La concentrazione del potassio è maggiore dentro la cellula e quella del sodio è maggiore fuori dalla cellula. Questo per il costante funzionamento della pompa sodio-potassio che espelle dalla cellula il sodio e vi introduce il potassio, contro il gradiente di concentrazione. (Nelle membrane ci sono anche canali ionici passivi: gli ioni passano la membrana secondo il loro gradiente di concentrazione). Dendriti corpo cellulare nucleo ramificazioni assone snaps, termina" guaina C’è così una differenza di carica (negativa all’interno e positiva all’esterno), cioè un potenziale di membrana. Nella membrana sono presenti anche dei canali ionici voltaggio-dipendenti (solo nei nodi di Ranvier), cioè permettono il passaggio di specifici ioni solo quando la membrana raggiunge dei specifici valori. Durante il potenziale di riposo, questi canali sono chiusi per il sodio e per il potassio. Ma quando si aprono e permettono un passaggio massivo di ioni, la brusca differenza di potenziale costituisce il potenziale d’azione (1 millisecondo). Poi i canali si chiudono e la membrana si ripolarizza con la pompa sodio-potassio. Il potenziale d’azione riguarda solo la membrana, quindi non può superare la fessura sinaptica (tra la sinapsi e la cellula/neurone). Per questo il segnale elettrico viene trasformato in un segnale chimico e vengono liberati i neurotrasmettitori, che raggiungono la cellula/neurone. (I neuroni sono circondati da cellule gliali che li proteggono e li nutriscono). LA FOTOSINTESI È un processo fatto dagli organismi fototrofi che gli consente di trasformare l’energia luminosa in chimica e usarla per ridurre l’anidride carbonica. Si svolge nei cloroplasti in cui si trovano i pigmenti, tra cui la clorofilla. Ci sono 2 fasi della fotosintesi: 1. Fase luminosa: si verifica solo alla presenza di luce, liberano l’ossigeno e producono energia (ATP); 2. Fase oscura: può verificarsi in qualsiasi momento del giorno, usano l’energia accumulata per diminuire l’anidride carbonica, trasformandola in glucosio. La clorofilla e gli altri pigmenti, insieme alle proteine, formano dei complessi multmolecolari: 1. Fotosistemi: assorbono la luce e la trasformano in energia chimica; 2. Complessi di captazione dell’energia: raccolgono la luce e la mandano ai fotositemi. Fotosistema I Quando la luce colpisce la clorofilla, cede la propria energia a una coppia di elettroni (carica negativa) della clorofilla. Così la clorofilla si “eccita” perché contiene questi elettroni ad alta energia. La clorofilla cede gli elettroni ad un accettore primario. La clorofilla a questo punto si ossida e perde elettroni, mentre l’accettore primario gli acquista. A questo punto gli elettroni, insieme all’accettore primario, hanno un’energia più alta. Gli elettroni entrano in una catena formata da proteine che si passano gli elettroni attraverso delle reazioni che fanno si che ogni enzima cede gli elettroni al membro successivo della catena. La catena finisce con la riduzione del NADP (coenzima) che si trasforma in NADPH+H*(*=+), prendendo 2H+. Clorofilla Luce Eccettore Primario NADPH+H* H+ H+ FASE LUMINOSA Fotosistema II La clorofilla deve recuperare gli elettroni persi per essere “ri-eccitata”. Così viene eccitata in modo simile a prima e cede gli elettroni ad un accettore primario diverso dal precedente. Il livello energetico degli elettroni è molto più alto del fotosistema I, così vengono trasferiti ad esso attraverso una catena con reazioni che diminuiscono gli elettroni. Adesso è la clorofilla del fotosistema II a dover recuperare gli elettroni persi. Li recupera attraverso un sistema enzimatico che permette di ossidare l’ossigeno dell’acqua. In questo modo gli elettroni liberati si trasferiscono subito alla clorofilla per farla “eccitare” di nuovo. FASE OSCURA L’uso dell’ATP e del NADH per diminuire l’anidride carbonica e formare il glucosio avviene in un processo chiamato ciclo di Calvin. 6 molecole di zucchero, 5 atomi di carbonio e 6 molecole di anidride carbonica vanno a formare una molecola di glucosio e 6 molecole di ribulosio bifosfato. Per questo processo si usano 18 molecole di ATP e 12 di NADH. Questa fase è anche chiamata fase luce-indipendente perché non usa la luce solare ma le molecole energetiche prodotte nella fase luminosa. - / / / RIPRODUZIONE ED EREDITARIETÀ Ci sono 2 tipi di riproduzione: 1. Asessuata: 1 solo genitore, attraverso una scissione, da vita a 2 o + individui senza bisogno della fecondazione (mitosi). Un altro tipo di riproduzione asessuata è la partenogenesi, cioè quando da una cellula non fecondata nasce un nuovo individuo (comune tra gli insetti); 2. Sessuata: 1 gamete maschile si unisce con 1 gamete femminile e danno vita a 1 o + individui. Questo tipo di riproduzione permette la varietà genetica e la migliore capacità di adattarsi ai cambiamenti ambientali. La riproduzione sessuata ha 2 fasi: > Meiosi: si passa dalla diploidia (46 cromosomi) alla aploidia (23 cromosomi); > Fecondazione: i gameti maschili e femminili ripristinano la diploidia dello zigote e poi si sviluppa un nuovo individuo attraverso altre meiosi. Le gonadi maschili sono i testicoli per l’uomo e gli stami per le piante, mentre le gonadi femminili sono le ovaie per l’uomo e gli ovari per le piante. La gametogenesi è il processo che porta alla formazione di gameti, nei maschi si chiama spermatogenesi e nelle femmine oogenesi. I testicoli contengono cellule germinali che si trasformano in spermatociti primari che fanno la meiosi. Dopo la meiosi I si formano gli spermatociti secondari, che fanno un’altra meiosi. Dopo la meiosi II si formano gli spermatozoi. Le ovaie contengono cellule germinali che si trasformano in oociti primari. Questi oociti fanno la meiosi durante lo sviluppo embrionale. Dalla pubertà in poi, un oocita al mese fa la meiosi. Dopo la meiosi I si forma un oocita secondario e un globulo polare, che fanno un’altra miosi. Dopo la meiosi II si forma un ovulo. La fecondazione è un processo nel quale il gamete maschile si unisce al gamete femminile per formare un nuovo individuo. Ci sono 2 tipi di fecondazione: 1. Esterna: entrambi i partner rilasciano contemporaneamente i loro gameti in acqua; 2. Interna: il maschio introduce i suoi gameti nel corpo della femmina, ecco perché c’è un numero minore di uova. In questo modo si agevola la riproduzione. I gemelli monozigotici sono identici, mentre gli eterozigoti derivano dalla fecondazione di 2 uova diverse e i gemelli possono essere molto diversi e avere anche un sesso diverso. LE LEGGI DI MENDEL Un cromosoma è una successione di geni. Un gene determina una specifica caratteristica dell’organismo. Ogni coppia di cromosomi ha la stessa successione di geni ma gli alleli possono essere diversi (ad esempio il gene del colore del pelo può avere 2 alternative). Gli alleli di un gene si formano uno dall’altro per mutazione, quindi possono anche essere diversi per una minima caratteristica. Se gli alleli di un gene sono uguali, l’individuo è omozigote (AA, aa). Per ogni gene produce 1 solo gamete (A o a). Se gli alleli di un gene sono diversi, l’individuo è eterozigote (Aa). Per ogni gene produce 2 gameti (A e a). Genotipo: genetica di un organismo, cioè le informazioni contenute nel nostro DNA. Fenotipo: manifestazione visibile di un carattere genetico. Medel scoprì le leggi che governano la trasmissione ereditaria di caratteri semplici (controllati da 1 solo gene). 1a legge: Genotipo: omozigote (AA) Fenotipo: bianco Genotipo: omozigote (aa) Fenotipo: blu AA AA aa aa Aa Aa Aa Aa Genotipo: eterozigote (Aa) Fenotipo: blu 100% Legge della dominanza: gli individui nati da genitori omozigoti con cromosomi diversi, hanno il fenotipo del carattere dominante. carattere dominante 2a legge: Genotipo: eterozigote (Aa) Fenotipo: blu Genotipo: eterozigote (Aa) Fenotipo: blu A a A a AA Aa Aa aa G: omozigote (AA) F: blu G: eterozigote (Aa) F: blu G: omozigote (aa) F: bianco 25% 50% 25% Legge della segregazione: durante la riproduzione, gli alleli di un genesi separano, e uno di questi alleli può rimanere nascosto per generazioni. 3a legge: Legge dell’assortimento indipendente: nella formazione dei gameti, i geni si distribuiscono indipendentemente nel DNA, formando 4 possibilità al 25%. ECCEZIONI > Dominanza completa: l’allele dominante copre completamente l’altro allele (recessivo). In questo caso l’allele recessivo può essere nascosto per generazioni; > Dominanza incompleta: un allele è dominante sull’altro, ma in modo incompleto. In questo caso il fenotipo dell’individuo eterozigote è intermedio tra quello dei 2 genitori omozigoti; > Codominanza: i fenotipi degli alleli si presentano contemporaneamente (pelo a macchie). REINCROCIO Non è sempre possibile determinare il genotipo di un individuo dal suo fenotipo. Per questo in alcune specie animali, per determinare il genotipo e un eventuale carattere recessivo, si ricorre al reincrocio. LA GENETICA MOLECOLARE Il dogma centrale della biologia è che le informazioni passano dal DNA all’RNA alle proteine. DNA Anche il DNA è un polimero formato da più monomeri (nucleotidi). Il DNA è formato da 2 filamenti (con polarità opposta) che formano una doppia elica. I filamenti sono legati tra loro da legami a idrogeno tra le basi azotate (A+T e C+G). La duplicazione del DNA è un processo con il quale si formano nuove molecole di DNA. I 2 filamenti di DNA fanno da stampo per formare un altro filamento Ci possono essere 3 modelli di replicazione: 1. Semiconservativa: le molecole figlie sono formate ciascuna da 1 filamento vecchio e 1 filamento nuovo; 2. Conservativa: una molecola figlia è formata da entrambi i filamenti vecchi e l’altra figlia da entrambi i filamenti nuovi; 3. Dispersiva: le molecole figlie sono formate entrambe da 2 filamenti formati da frammenti di DNA vecchio e DNA nuovo. Negli organismi eucarioti la duplicazione inizia in vari punti, in ciascuno dei quali procede in modo bidirezionale, questo permette di duplicare una grande quantità di DNA in poco tempo. (Nei batteri invece la duplicazione avviene in un unico punto). Ad ogni divisione cellulare le estremità del cromosoma si accorciano, questo fenomeno può velocizzare l’invecchiamento cellulare: l’accorciamento continua fino al morire della cellula. RNA La trascrizione è il processo di sintesi di RNA. Le molecole di RNA sono complementari al filamento di DNA che ha usato da stampo. La trascrizione è effettuata dall’enzima RNA polimerasi che copia il filamento di DNA stampo. L’RNA polimerasi si lega al promotore di un gene (che determina quale dei 2 filamenti trascrivere e il punto di inizio della trascrizione. N.B: il promotore non viene trascritto). A questo punto l’RNA polimerasi apre la doppia elica, lega insieme i nucleotidi di RNA formando una catena di un unico filamento di RNA. Finita la trascrizione i filamenti del DNA si riuniscono. Il messaggio genetico viene tradotto dall’tRNA che unisce i codoni gli amminoacidi. Quindi il tRNA ha la funzione di trasportare gli amminoacidi durante la sintesi dell’RNA (ogni molecola di tRNA trasporta uno specifico amminoacido). La traduzione del messaggio genetico è un processo durante il quale l’informazione sotto forma di nucleotidi, viene tradotta in amminoacidi. Ci sono 3 fasi: 1. Inizio: il tRNA si lega al codone di inizio della sintesi proteica; 2. Allungamento: gli amminoacidi vengono aggiunti alla catena polipeptidica, si forma poi un legame peptidico; 3. Termine: la catena polipeptidica, completata, si stacca. Le proteine, dopo la traduzione, non sono subito pronte per svolgere la loro funzione, ma devono subire delle modificazioni post-traduzionali, nelle quali si aggiungono o si tolgono elementi o intere sequenze. L’eliminazione delle proteine è effettuata da “macchine demolitrici” (proteasomi). Vengono eliminate proteine anormali e proteine normali che hanno esaurito la loro funzione biologica. Queste proteine vengono marchiate dalla cellula per evitare la distruzione di proteine sane. Queste proteine vengono digerite dal proteasoma stesso e trasformate in peptidi, che vengono rilasciati nel citoplasma e degradati ad amminoacidi. IL CODICE GENETICO Il codice genetico è l’insieme di regole che collega la sequenza di basi nel DNA alla successione di amminoacidi nelle proteine. Caratteristiche principali: 1. Il codice è a triplette: ogni amminoacido è codificato da 3 nucleotidi (codoni); 2. Il codice è universale: una tripletta ha lo stesso significato in tutti gli esseri viventi; 3. Il codice è degenerato: più codoni possono codificare per lo stesso amminoacido; 4. Il codice è lineare: è letto a gruppi di 3; 5. Il codice è senza segni di interpunzione: non ci sono segni su dove inizia e finisce un nucleotide. La maggior parte dei geni in una cellula non è espressa e non ha una regolazione dell’espressione genetica. Nei procarioti l’espressione genetica selettiva permette di risparmiare materiale ed energia, sintetizzando solo le proteine che servono. Negli eucarioti l’espressione genetica selettiva permette alla cellula di fare funzioni specifiche. LE MUTAZIONI Sono dei cambiamenti rari ed ereditabili del materiale genetico. Sono completamente casuali e quindi possono nascere in ogni cellula, in qualsiasi momento e in qualsiasi momento. Ci sono diversi tipi di mutazioni: 1. Geniche: se colpiscono 1 solo gene; 2. Cromosomiche: se colpiscono la struttura dei cromosomi; 3. Genomiche: se colpiscono il numero di cromosomi. Le mutazioni si possono anche dividere in: 1. Spontanee: nascono da sole; 2. Indotte: da agenti mutageni. Le mutazioni geniche sono una variazione della sequenza nucleotidica del DNA, sostituendo o togliendo/aggiungendo basi. L’espansine di triplette è una mutazione recentemente scoperta: consiste nella ripetizione in numero eccessivo di volte della stessa tripletta, che fa perdere la propria funzione al gene in cui si ripete. Le mutazioni cromosomiche consistono nell’eliminare, duplicare, invertire o traslocare dei segmenti di cromosomi. Le mutazioni genomiche sono delle anomalie del numero di cromosomi. Ci possono essere cromosomi in più o in meno LA GENETICA UMANA La genetica umana è la scienza che studia i cambiamenti ereditari dell’uomo. Nell’uomo si applicano i principi genetici di Mendel ma non sempre è così semplice. Per studiare la trasmissione dei caratteri ereditari nell’uomo si usano gli alberi genetici. Un carattere ereditario è monofattoriale se controllato da 1 solo gene. I geni che controllano questi caratteri monofattoriali si trovano sui cromosomi sessuali o su un autosoma. La trasmissione può essere dovuta da un autosoma dominante o uno recessivo. Si riconosce un’eredità autosomica dal fatto che il carattere si manifesta con la stessa frequenza in entrambi i sessi. > Caratteri autosomici dominanti: si manifesta in tutte le generazioni, un individuo affetto ha un genitore affetto ma un genitore affetto non sempre ha un figlio affetto (50% di probabilità); > Caratteri autosomici recessivi: non si manifesta in tutte le generazioni, un indviduo affetto ha genitori sani (25% di probabilità di trasmissione del carattere da un genitore sano). I GRUPPI SANGUIGNI I gruppi sanguigni si differenziano dalla presenza nel sangue di anticorpi e antigeni (sostanza che porta alla produzione di anticorpi). Il sistema AB0 ha 4 diversi fenotipi: AB (codminante), A, B (dominanti) e 0 (recessivo). L’AB hanno gli antigeni A e B, l’A ha l’antigene A, il B ha l’antigene B e il 0 non ha nessuno dei 2 antigeni. In questo sistema si formano degli anticorpi naturali che vanno contro gli antigeni non presenti nel sangue. Fenotipo Anticorpi Va bene A B AB 0 - B - A / - A,B A B A,B 0 Compatibilità trasfusionale Il sistema Rh è diviso in Rh+ (positivo) e Rh- (negativo). Gli individui Rh+ possono avere genotipo DD o Dd; gli individui Rh- hanno genotipo dd. L’insieme di cellule ricombinanti forma una libreria di DNA. Ci possono essere 2 tipi di librerie: 1. Librerie genomiche: sono formate da un insieme di geni ricombinati che contengono una copia di ogni sequenza di DNA di un organismo; 2. Librerie di cDNA: contengono il cDNA di una cellula, cioè le copie degli RNA messaggeri di una cellula sotto forma di DNA. Sono delle molecole più corte e meo complesse del DNA. Con delle particolari tecniche si può pescare la cellula che contiene il DNA ricombinante che ci interessa e farla moltiplicare per ottenere grandi quantità di DNA di interesse. Si clona così un gene. In genetica per clonazione si intende creare degli individui identici geneticamente. PCR È una tecnica che amplifica in modo specifico una parte di genoma. Il PCR consiste in vari cicli di amplificazione: 1. Denaturazione ad alta temperatura del DNA da amplificare; 2. Legame tra gli inneschi (sequenze di DNA con 1 solo filamento) e le 2 estremità della parte da amplificare; 3. Sintesi di DNA dal DNA polimerasi che usa come stampo i filamenti di DNA da amplificare. Da una molecola di PCR dopo un ciclo se ne formano 2 e avanti così. Questa tecnica può essere considerata clonazione genica perché produce moltissime copie identiche in poco tempo. EVOLUZIONE E AMBIENTE LE TEORIE EVOLUTIVE Per evoluzione si intende l’accumulo di cambiamenti ereditabili in un insieme di organismi e può creare differenze tra le varie popolazioni. Esistono varie teorie evolutive: 1. Teoria di Lamarck: i singoli organi degli individui vengono più o meno sviluppati a seconda di quanto se ne fa uso e questi cambiamenti sono ereditati dai figli; 2. Teoria di Darwin: l’evoluzione avviene per selezione naturale, cioè gli individui che si sanno adattare all’ambiente hanno maggiori possibilità di sopravvivere e riprodursi. LE BASI DELL’EVOLUZIONE Le basi dell’evoluzione si studiano dalla genetica delle popolazioni. Popolazione: insieme di individui della stessa specie che vivono nello stesso posto nello stesso momento. Ogni popolazione ha un pool genico che contiene tutti i geni di quella popolazione. Una popolazione si può descrivere secondo frequenze genotipiche (dei genotipi), frequenze fenotipiche (dei fenotipi) o da frequenze alleliche (degli alleli). La legge di Hardy-Weinberg dice che in una popolazione le frequenze alleliche e genotipiche non cambiano di generazione in generazione, ma solo con delle specifiche condizioni: 1. Popolazione d grandi dimensioni; 2. Accoppiamento casuale; 3. Assenza di “fattori disturbo”: mutazioni, selezione e migrazione. I FATTORI EVOLUTIVI Se di generazione in generazione le frequenze alleliche non cambiassero, non ci sarebbe una evoluzione. Ci sono dei fattori che fanno variare le frequenze alleliche e questi fattori ci chiamano fattori evolutivi. 1. Mutazione: è il fattore principale per la variabilità genetica. Ci possono essere 3 tipi di mutazioni: > neutre: non hanno né vantaggi né svantaggi; > svantaggiose: creano dei svantaggi, ma saranno eliminate dalla popolazione; > vantaggiose: può consentire l’adattamento della specie all’ambiente se ci sono dei cambiamenti. Il fatto che le mutazioni possono essere neutre, svantaggiose o vantaggiose dipende dall’ambiente circostante; 2. Selezione: grazie alla selezione naturale si eliminano gli individui meno adatti e, di conseguenza, spariscono gli alleli non favorevoli alla popolazione. La selezione consente la riproduzione di diversi genotipi in un ambiente. L’intensità di selezione è espressa da un valore chiamato fitness che indica la capacità di un genotipo di contribuire al pool genico della generazione successiva. Ovviamente i caratteri che aumentano il pool genico saranno i caratteri più diffusi nella popolazione; 3. Deriva genetica: è un cambiamento delle frequenze alleliche dovuta al caso e non alla selezione. Questo fenomeno si ritrova nelle popolazioni di piccole dimensioni; 4. Migrazioni: la migrazione di individui in altre popolazioni provoca un movimento di alleli che può causare cambiamenti delle frequenze alleliche. I MODELLI EVOLUTIVI 1. Evoluzione convergente: delle popolazioni diverse, se vivono in ambienti simili, hanno dei caratteri simili; 2. Evoluzione divergente: delle popolazioni simili, se vivono in ambienti diversi, si diversificano e possono dare vita ad una nuova specie; 3. Coevoluzione: delle specie diverse si adattano allo stesso modo grazie alle loro interazioni. LA SPECIAZIONE La speciazione è l’evoluzione di una nuova specie. Si verifica se le popolazioni che condividono un pool genico si separano dal punto di vista riproduttivo e poi sono soggette a delle selezioni. Ci sono 2 tipi di speciazione: 1. Allopatrica: si verifica nelle popolazioni isolate geograficamente e che non permette lo scambio di geni; 2. Simpatrica: non serve l’isolamento geografico. Dopo la speciazione, l’isolamento riproduttivo può avvenire in 2 modi: 1. Isolamento prezigotico: ostacola la fecondazione; 2. Isolamento postzigotico: previene lo scambio di geni dopo la fecondazione. La gabbia toracica è formata da 12 vertebre toraciche e dallo sterno. Essa protegge molti organi interni importanti. Le costole sono ossa appiattite e arcuate e ogni costola si articola posteriormente con una vertebra toracica, mentre anteriormente continuano con della cartilagine costale. (Le ultime 2 costole non sono unite e sono dette fluttuanti). Lo sterno è un osso appiattito allungato che nella parte superiore si unisce alle clavicole e nella parte sottostante si unisce alle prime costole. Scheletro appendicolare Il cinto pettorale connette gli arti superiori con lo scheletro assile e sostiene le braccia. È formato da 2 coppie di ossa: le clavicole e le scapole. Le clavicole sono delle ossa allungate che si trovano alla base del collo e si estendono dallo sterno alle spalle. Le scapole sono ossa piatte che si trovano lateralmente nella parte superiore del dorso. Si uniscono con le ossa del braccio, l’omero e la clavicola. Il cinto pelvico è formato dalle ossa delle anche che si uniscono anteriormente tra di loro e posteriormente con l’osso sacro. L’osso sacro, il coccige e le ossa del bacino sostengono il tronco e si uniscono agli arti inferiori. Essi contengono gli organi pelvici. Ogni arto è formati da circa 30 ossa e termina con 5 dita. L’arto superiore è formato da: braccio, avambraccio, polso, palmo della mano e dita. L’arto inferiore è formato da: coscia, gamba, caviglia, pianta dei piedi e dita. Fratture e riparazioni Nel momento della frattura di un osso, i vasi sanguigni dell’osso si rompono e si forma una emorragia che ha come conseguenza un coagulo e la formazione di un ematoma. In pochi giorni si formano dei nuovi vasi sanguigni, si forma nuovo tessuto osseo spugnoso e cartilagineo, si rimuove il coagulo e si riassorbono eventuali frammenti ossei. Lo spazio vuoto della frattura viene riempito con tessuto cartilagineo e si forma un callo cartilagineo. Con un processo di ossificazione questo tessuto viene sostituito da tessuto osseo e si forma un callo osseo. Alla fine il risultato finale è molto simile a quello originario. La frattura si ripara tanto più velocemente quanto più le estremità dell’osso fratturate rimangono vicine. Per questo le ingessature, i chiodi o le piastrine metalliche servono per aiutare a riparare la frattura il più velocemente possibile. Clavicola sterno APPARATO ARTICOLARE L’apparato articolare è formato dalle articolazioni. Ci sono varie articolazioni in base al tessuto che unisce le ossa che le formano: 1. Articolazioni fibrose: le ossa sono fissate saldamente da tessuto fibroso. Es: suture; 2. Articolazioni cartilaginee: le ossa sono unite da tessuto cartilagineo. Es: le articolazioni tra le vertebre; 3. Articolazioni sinoviali: rappresentano la maggior parte delle articolazioni. All’estremità delle ossa c’è un sottile strato di cartilagine articolare. In corrispondenza dell’articolazione le ossa sono unite da una capsula articolare. Si forma una cavità sinoviale dove la membrana secerne liquido sinoviale che ha la funzione di lubrificare l’articolazione. In base all’ampiezza dei movimenti consentiti, le articolazioni si dividono in: 1. Articolazioni non mobili: ossa del cranio; 2. Articolazioni parzialmente mobili: le vertebre; 3. Articolazioni totalmente mobili: la spalla. APPARATO MUSCOLARE L’apparato muscolare è formato dall’insieme dei muscoli scheletrici che mantengono la postura e che permettono i movimenti. Il muscolo scheletrico è formato da vari tipi di tessuto + vasi sanguigni e terminazioni nervose. I muscoli sono separati tra loro da uno strato di tessuto connettivo (fascia) che prolungandosi forma il tendine. Dei muscoli sono collegati tra loro da larghe lamine di tessuto connettivo. Il punto da cui parte un muscolo è chiamata “origine” e il punto dove si inserisce in una struttura mobile è chiamata “intersezione” (alcuni muscoli possono avere più origini o più intersezioni). Quando il muscolo si contrae l’intersezione viene tirata verso l’origine. Invece alcuni muscoli sono fatti a cerchio chiamati sfinteri (bocca, ano) e la loro contrazione o il loro rilassamento varia l’apertura del buco. I muscoli scheletrici non si contraggono uno alla volta ma in gruppi. Il muscolo che, contraendosi, provoca un movimento opposto del muscolo agonista è chiamato muscolo antagonista. Se i muscoli si contraggono insieme, la parte in questione rimane immobile. Questi movimenti sono controllati dal sistema nervoso centrale. capsula articolare cartilagini articolari membrana sinoviale fasce origine intersezione La contrazione dei muscoli è dovuta dallo scivolamento di filamenti di actina su filamenti di miosina. L’energia viene data alla miosina dall’idrolisi dell’ATP, che però può sostenere solo uno sforzo di pochi secondi, quindi si deve rigenerare. I muscoli sottoposti ad uno sforzo intenso si affaticano fino a diminuire o annullare la capacità di contrazione. Questo accade per la formazione di acido lattico nelle fibrocellule. I muscoli che devono contrarsi a lungo contengono una proteina chiamata mioglobina che regola l’ossigeno che arriva ai muscoli: lega a sé l’ossigeno liberato dall’emoglobina del muscolo e forma un deposito di ossigeno nelle fibrocellule. Quando la contrazione del muscolo fa diminuire la concentrazione di ATP, si comincia a consumare ossigeno e in questo momento la mioglobina libera l’ossigeno depositato e lo rende disponibile per la respirazione. Le caratteristiche delle fibrocellule variano a seconda del tipo di muscolo: > I muscoli che devono subire contrazioni prolungate (es: postura) prendono l’energia dalla respirazione e le loro fibrocellule sono piene di mitocondri e mioglobina che gli fornisce un colore rosso intenso. La velocità di contrazione è bassa; > I muscoli che devono subire contrazioni veloci e intense sono poveri di mitocondri e mioglobina, ma contengono molto glicogeno e enzimi della glicolisi. Molti muscoli umani contengono entrambi i tipi di fibrocellule. I muscoli sottoposti a continua attività fisica aumentano di volume grazie all’aumento di filamenti di actina e miosina e aumentano anche i vasi sanguigni che portano sangue al muscolo. Quindi, il muscolo in questione subisce un’ipertrofia. I muscoli che invece non sono sottoposti ad alcuna attività, subiscono un’atrofia. Le fibrocellule diminuiscono insieme ai vasi sanguigni. (Es: durante ingessatura). APPARATO TEGUMENTARIO Ha la funzione di ricoprire l’organismo, lo protegge dai traumi e dall’invasione di agenti patogeni + contribuisce a mantenere la temperatura corporea. L’apparato tegumentario è formato dalla cute e dagli annessi cutanei. Cute La cute è il rivestimento esterno del corpo formata da 2 strati: epidermide e derma. poro ghiandole sudoripare epidermidefusto del pelo Derna strato ghiandola sottocutaneo sudoripare (ipoderma) grasso follicolo Pilifero ghiandola sebacea La bocca è formata superiormente dal palato dove si trova l’arcata superiore dei denti (16 denti), e inferiormente dalla mandibola dove si trova l’arcata inferiore dei denti (16 denti) e la lingua con le papille gustative. Intorno ai denti si trovano le gengive. I denti sono inseriti nell’osso mascellare o nella mandibola. Sono formanti da diverse parti: 1. Corona: è la parte visibile del dente e può avere varie forme a seconda del tipo di dente; 2. Colletto: si trova tra la corona e la radice; 3. Radici: connettono il dente al tessuto connettivo. I denti sono formati da dentina (avorio). Sulla corona, la dentina è rivestita da uno strato di smalto, nella parte del colletto e delle radici è invece rivestito da un tessuto chiamato cemento. La dentina contiene la polpa che è ricca di vasi sanguigni e terminazioni nervose. Alla nascita non abbiamo denti, ma i primi denti da latte si formano dopo un po’ di mesi e poi sono sostituiti piano piano da 32 denti permanenti. Le ghiandole salivari secernono saliva nella bocca. La saliva aumenta dopo degli stimoli nervosi (a contatto con cibo). Attraverso la masticazione i denti triturano il cibo e poi la saliva lo amalgama. Il cibo si trasforma in bolo e viene spinto dai muscoli della lingua, attraverso la deglutizione, nella faringe. Nella faringe, l’epiglottide si chiude momentaneamente per evitare che il bolo vada nella laringe (vie respiratorie) e il bolo raggiunge l’esofago. Da questo momento in poi il tubo digerente è rivestito di mucosa ricca di ghiandole. Nella sottomucosa ci sono vasi sanguigni e terminazioni nervose e infine ci sono strati di muscoli lisci. Ci sono 2 tipi di movimenti tipici del tubo digerente: 1. Movimenti peristaltici: la muscolatura di un piccolo tratto di tubo si contrae e il tratto subito dopo si rilassa. Contemporaneamente i muscoli verticali del tubo si contraggono, accorciandolo nel tratto interessato. Così facendo si permette al bolo di scendere e andare avanti con la digestione; 2. Movimenti di segmentazione: si alternano contrazioni e rilassamenti della muscolatura del tubo che rimescolano il suo contenuto. Ogni organo di questo apparato è avvolto da una mucosa chiamata peritoneo, nel quale scorrono vasi sanguigni e terminazioni nervose che sostengono e collegano insieme i vari organi. arcata sup. denti palato gengive arcata Inf. corona colletto Radice L’esofago percorre tutto il torace ed è rivestito di muscoli che permettono di far continuare la strada al bolo. L’esofago sfocia nello stomaco, la cui entrata è regolata da un muscolo circolare (sfintere) che impedisce il reflusso. Lo stomaco si trova sotto il diaframma e da esso parte l’intestino tenue. La sua entrata e uscita sono controllate da 2 muscoli sfinteri. La mucosa dello stomaco è formata da varie ghiandole, il cui insieme di secreti forma il succo gastrico. Siccome questi succo è molto acido, delle cellule mucose formano uno strato di muco sulle cellule che le protegge. La produzione di succo gastrico aumenta durante i pasti. Il bolo, mescolato con il succo gastrico, prende il nome di chimo, che rimarrà nello stomaco per circa 3 ore. In questo segmento comincia l’assorbimento delle proteine da parte dell’organismo. La prosecuzione del chimo attraverso l’intestino tenue è regolata sia dal sistema nervoso simpatico (che la rallenta), sia da quello parasimpatico (che la stimola), perché un’eccessiva stimolazione potrebbe portare al vomito. L’intestino tenue è lungo 2,5/3m è la parte dell’apparato digerente dove si assorbono la maggior parte dei nutrienti. È formato da 3 segmenti: duodeno, digiuno e ileo. Nel duodeno si trova un dotto che secerne il succo pancreatico nell’intestino. Un altro succo che viene secerno è la bile, che viene prodotta dal fegato. Queste 2 sostanze servono come lubrificazione per far scorrere il chimo e come protezione per le cellule e nell’intervallo tra i pasti vengono immagazzinate nella cistifellea. La mucosa del duodeno e del digiuno contiene anche degli ormoni che stimolano e regolano l’attività di stomaco, pancreas, fegato e cistifellea. Nel digiuno e nell’ileo ha luogo l’assorbimento dei nutrienti del chimo che poi vengono trasportati, alcuni attraverso il sangue e altri attraverso le cellule, a tutto l’organismo. Ma non tutte le sostanze del cibo possono essere assorbite. L’intestino crasso si collega all’ultima parte dell’intestino tenue attraverso una valvola. Il chimo avanza grazie ai movimenti peristaltici e qui vengono assorbiti l’acqua e il sodio. In questo intestino c’è la flora intestinale formata da batteri che si nutrono di alcune sostanze del chimo. I movimenti peristaltici sono controllati sia dal sistema nervoso simpatico che parasimpatico perché dei movimenti eccessivi potrebbero provocare diarrea o stitichezza. esofago sfinteri intestino tenue retto appendice ano Il fegato è la ghiandola più grossa del corpo umano e si trova sotto il diaframma. Alcune funzioni del fegato: 1. Produce la bile; 2. Controlla il livello di glucosio nel sangue e ne elimina l’eccesso; 3. Sintetizza molte proteine del sangue; 4. Immagazzina il ferro e le vitamine; 5. Detossifica alcool, medicine e veleni che entrano nel corpo. APPARATO RESPIRATORIO Assicura gli scambi di gas tra l’uomo e l’ambiente esterno. Si scambia ossigeno (O2) e anidride carbonica (CO2) nei polmoni. In particolare. Questo apparato si assicura che sia portato ossigeno ad ogni cellula e che l’anidride carbonica venga espulsa dall’organismo. L’apparato respiratorio comprende anche l’apparato di fonazione (gli organi che permettono di emettere suoni e parole). L’apparato respiratorio è costituito dalle vie respiratorie e dai polmoni. Le vie respiratorie permettono all’aria esterna di raggiungere i polmoni. Sono: naso, bocca, faringe, laringe, trachea e bronchi. Il naso è formato da 2 cavità nasali separate da un setto nasale che si aprono verso l’esterno sulle narici. La faringe si trova nella parte dietro il collo e mette in comunicazione naso e bocca con la laringe e l’esofago. La laringe si trova nella parte davanti del collo e il suo passaggio può essere aperto o chiuso dall’epiglottide (valvola cartilaginea). Contiene le corde vocali che vibrano al passaggio dell’aria e permettono di formare suoni e parole. La trachea è formata da anelli di cartilagine nel quale delle cellule secernono muco. La trachea si biforca formando i bronchi che, a loro volta, si diramano formando i bronchioli. Insieme formano l’albero bronchiale. Ogni bronchiolo sbocca in una piccola vescicola chiamata alveolo polmonare che si collega con una fitta rete di capillari sanguigni, nei quali scorre sangue pieno d anidride carbonica. È negli alveoli che avviene la diffusione dell’ossigeno nel sangue. L’ossigeno si fonde nel plasma e poi nei globuli rossi, dove si lega all’emoglobina e diventa sangue arterioso. Negli alveoli avviene anche l’eliminazione di eventuali sostanze contenute nell’ossigeno. lobo SX lobo cistifellea di trachea bronchi bronchioli alveolo polmonare capillari sanguigni Il sangue, povero di ossigeno e ricco di anidride carbonica, entra nell’atrio destro e poi passa nel ventricolo destro che si dilata (diastole). Alla contrazione del ventricolo (sistole) si apre la valvola polmonare e il sangue entra nell’arteria polmonare. Da qui il sangue raggiunge gli alveoli polmonari dove c’è lo scambio dei gas e l’ossigeno nuovo entra nei globuli rossi e si lega all’emoglobina. Il sangue, ora ricco di ossigeno (arterioso), torna al cuore entrando nell’atrio sinistro e poi passa nel ventricolo sinistro che si dilata (diastole). Alla contrazione del ventricolo (sistole) si apre la valvola aortica e il sangue entra nell’aorta e, attraverso le arterie, raggiunge i capillari dei vari organi e diffonde l’ossigeno e quindi diventa sangue venoso. Attraverso le vene, il sangue ritorna all’atrio destro. Alveoli Polmonari Capillari degli organi Il cuore spinge il sangue grazie alle sue contrazioni. A differenza degli altri muscoli, il cuore crea dentro di sé il potenziale d’azione che stimola la contrazione (sistole). Il numero di pulsazioni cardiache al minuto è chiamato frequenza cardiaca ed è circa di 70 battiti. Ciclo cardiaco Il ciclo cardiaco ha inizio con la sistole di entrambi gli atri contemporaneamente. Grazie alla sistole, il sangue passa per le valvole e raggiunge i ventricoli. Qui ha inizio la sistole ventricolare, durante la quale le valvole tricuspide e mitrale si chiudono (primo suono cardiaco), e si aprono le valvole aortica e polmonare (valvole semilunari). Il sangue del ventricolo destro viene spinto nell’arteria polmonare, mentre il sangue del ventricolo sinistro viene spinto nell’aorta. Successivamente i ventricoli si rilassano e ha inizio la diastole e le valvole semilunari si chiudono (secondo suono cardiaco). Un mal funzionamento delle valvole cardiache può portare ad un soffio cardiaco. La quantità di sangue pompata dal cuore in una singola sistole è detta volume di eiezione e corrisponde a circa 70ml. Per gittata cardiaca si intende la quantità di sangue pompato dal ventricolo sinistro in 1 minuto e corrisponde a circa 5l. Il volume di eiezione dipende da 2 fattori: 1. Forza di contrazione del ventricolo, a sua volta influenzata da: > Sistema nervoso simpatico: la fa aumentare; > Adrenalina: la fa aumentare; > Grado di riempimento del ventricolo: più è pieno ed esteso il ventricolo, maggiore è la forza di contrazione; 2. La pressione arteriosa (la resistenza contro cui deve agire il cuore): tanto maggiore è la pressione, tanto minore è il sangue che il cuore riesce a spingere nell’aorta, e quindi tanto minore sarà il volume di eiezione. La frequenza dello stimolo delle contrazioni del cuore è detto frequenza cardiaca ed è influenzato da diversi fattori: 1. Fattori nervosi: sistema simpatico (la aumenta) e parasimpatico (la rallenta). Quando un sistema viene stimolato, l’altro viene inibito; 2. Fattori ormonali: la aumentano; 3. Temperatura corporea: alta la fa aumentare e bassa la fa diminuire. di sx La pressione sanguigna è la pressione esercitata dal sangue sulle pareti dei vasi sanguigni. È controllata da: 1. Il flusso sanguigno: che dipende dal volume del sangue e dalla gittata cardiaca; 2. Le resistenze che il flusso incontra: che dipende dalla viscosità del sangue e dalla vasocostrizione. La diminuzione della temperatura corporea causa vasocostrizione (i vasi si restringono), mentre un aumento della temperatura causa vasodilatazione (i vasi si allargano). La pressione sanguigna ha valori diversi nei vari punti del sistema circolatorio. La pressione arteriosa (quella che misuriamo) aumenta durante la sistole e diminuisce durante la diastole. La pressione diminuisce più le arterie si diramano. Nelle vene la pressione è bassa e non ha variazioni con le pulsazioni del cuore. La pressione sanguigna è regolata a livello nervoso e ormonale. A livello nervoso: Quando c’è una variazione di pressione, vengono stimolati dei ricettori che hanno il compito di regolarla. Se la pressione diminuisce, i ricettori provocano una vasocostrizione, aumentando la pressione. Se la pressione aumenta, i ricettori fanno diminuire la frequenza delle contrazioni cardiache, inibendo il sistema simpatico, e provocano una vasodilatazione. A livello ormonale: Una diminuzione della pressione stimola i reni a secernere la renina (enzima) che causa una vasocostrizione. Scambi di sostanze nei capillari Nei capillari avviene lo scambio dei gas e di sostanze. La parete dei capillari può essere attraversata solo da gas o piccole sostanze che si spostano seguendo il loro gradiente di concentrazione. Sistema linfatico Funzioni: 1. Trasporta i prodotti della digestione dei lipidi al sangue; 2. Contribuisce alla difesa dell’organismo. Il sistema linfatico è formato da: vasi linfatico che trasportano la linfa, noduli linfatici pieni di linfociti (es: tonsille), organi linfoidi (es: linfonodi, milza e timo). valvola linfonodo flusso linfatico capillari linfatici La regolazione della funzione dei reni svolge un ruolo fondamentale nel mantenimento dell’equilibrio idrico-salino dell’organismo. Questa funzione avviene con dei meccanismi grazie a degli ormoni: 1. Il primo meccanismo si svolge nell’ipotalamo, dove si trovano particolari recettori del sistema nervoso. Questi recettori sono sensibili alla variazione della pressione del sangue e producono un ormone chiamato antidiuretico (ADH). Questo viene trasportato nella parte posteriore dell’ipofisi. Se l’organismo si disidrata, aumenta la concentrazione di ali nel sangue e aumenta di conseguenza la pressione dello stesso. I recettori vengono stimolati dalla variazione in questione e liberano, nella parte posteriore dell’ipofisi, l’ormone antidiuretico, che entra nel sangue. L’ormone rende più permeabili all’acqua i dotti collettori dei reni, così i dotti assorbono un maggiore quantità di acqua. Questo comporta che si elimina meno acqua e aumenta la concentrazione dell’urina. Se, invece, si beve molta acqua il sangue si diluisce e la sua pressione diminuisce. I recettori vengono stimolati meno e liberano solo una piccola quantità dell’ormone antidiuretico. La permeabilità dei dotti collettori diminuisce e quindi assorbono meno acqua. Questo comporta che si elimina più acqua e che l’urina prodotta sarà più diluita; 2. Il secondo meccanismo avviene nel punto in cui l’arteria entra nel glomerulo e l’arteriola ne esce. Qui si trova uno specifico gruppo di cellule. Se la pressione del sangue diminuisce, queste cellule secernono renina (enzima). Questa attiva la via renina-angiotensina-aldosterone. La renina agisce su una proteina del plasma e la trasforma in angiotensina I. Un altro enzima del plasma trasforma l’angiotensina I in angiotensina II. L’aldosterone, prodotto dalle ghiandole surrenali (si trovano appena sopra i reni), stimola i dotti collettori ad aumentare l’assorbimento di sodio e l’eliminazione di ioni; 3. Il terzo meccanismo è messo in atto da un ormone (peptide natriuretico atriale) prodotto dalle cellule degli atri del cuore. Questo ormone ha diversi effetti: > dilata le arterie che entrano del glomerulo, aumentandone la filtrazione; > inibisce il riassorbimento degli ioni sodio da parte dei dotti collettori, aumentando l’eliminazione di sodio e di acqua; > inibisce la secrezione di aldosterone dalle ghiandole surrenali, aumntando indirettamente l’eliminazione di sodio e acqua; > inibisce la secrezione di renina dalle cellule. Le vie urinarie Gli ureteri sboccano nella vescica, dove si accumula l’urina. La vescica è un organo cavo rivestito dalla mucosa vescicale e da una parete di tessuto muscolare. Dalla vescica parte l’uretra, che sbocca all’esterno per l’eliminazione dell’urina. APPARATO GENITALE L’uomo si riproduce sessualmente attraverso delle cellule sessuali chiamate gameti, prodotti dalle gonadi. La fecondazione avviene con l’unione di un gamete maschile (spermatozoo) con un gamete femminile (ovulo), da cui nasce uno zigote. Avviene una fecondazione interna, attraverso cui l’uomo immette gli spermatozoi direttamente all’interno dei genitali femminili. APPARATO GENITALE MASCHILE L’apparto genitale maschile è formato da: 1. Testicoli (gonadi maschili), che si trovano dentro lo scroto: producono gli spermatozoi (gameti maschili); 2. Vie spermatiche: tubi che permettono agli spermatozoi di uscire; 3. Alcune ghiandole (es: prostata): il quale secreto, unendosi agli spermatozoi, crea lo sperma; 4. Il pene. Vescica VCSCICHCHA Seminale dotto eiaculatore prostata ghiandola bulbouretrale Sbk dotto spermatico corpo spongioso corpo cavernoso epididimo glande testicolo uretra scroto acrosona mitocondri nucleo • A 0 o " 1 11 / Parte testa centrale flagello /coda I testicoli sono rivestiti da tessuto connettivo che contiene dei tubuli seminiferi. In questi tubuli nascono gli spermatozoi, attraverso la spermatogenesi. Negli spazi vuoti tra i tubuli si trovano le cellule interstiziali che fanno la sintesi e secrezione del testosterone. La parete dei tubuli seminiferi è formata all’esterno da uno strato di cellule muscolari, e all’interno da cellule epiteliali. Tra queste cellule epiteliali si trovano delle cellule chiamate spermatogoni. Quando gli spermatogoni aumentano di volume, si trasformano in spermatociti primari, che iniziano la meiosi: ogni spermatocita primario a vita a 2 spermatociti secondari. A loro volta, ogni spermatocita secondario da vita a 2 spermatidi. Questi, grazie a delle modificazioni, si trasformano in spermatozoi. A questo punto gli spermatozoi maturi si trovano nei tubuli e, grazie alle contrazioni peristaltiche degli stessi, vengono spinti verso l’epididimo, dove completano la loro maturazione e vengono immagazzinati. La temperatura interna del corpo è troppo alta per permettere la completa maturazione degli spermatozoi, per questo i testicoli sono posti all’esterno del corpo (dentro lo scroto). In questo modo si raffreddano e la spermatogenesi può concludersi correttamente. Durante lo sviluppo embrionale, i testicoli si formano nella cavità addominale e scendono solo dopo alcuni mesi. Nel caso la discesa non avvenga o se avviene in modo incompleto, i tubuli seminiferi possono degenerare e causare la fertilità dell’individuo. Al momento dell’eiaculazione, gli spermatozoi lasciano gli epididimi e percorrono i dotti spermatici, arrivando fino ai dotti eiacultori che attraversano la prostata e arrivano all’uretra. Questo insieme di dotti costituisce le vie spermatiche. Lo sperma è il liquido emesso durante l’eiaculazione e contiene circa 60 milioni di spermatozoi per ml. È formato, oltre che dagli spermatozoi, anche dai secreti di alcune ghiandole: 1. Le vescichette seminali: il loro secreto è ricco di fruttosio e viene usato come “combustibile” per l’uscita dello sperma; 2. La prostata: il suo secreto neutralizza l’acidità della vagina e favorisce la mobilità degli spermatozoi; 3. Le ghiandole bulbouretrali: il loro secreto ha funzioni lubrificanti. Il pene è l’organo erettile che permette di immettere lo sperma nei genitali femminili. Il pene termina con il glande e la porzione di pelle che va a coprirlo si chiama prepuzio. Il pene è formato da tessuto erettile che avvolge i corpi cavernosi e il corpo spungioso. Normalmente, il sangue arriva al tessuto erettile attraverso le arterie, che si contraggono e così il sangue passa alle vene. In un momento di eccitazione, il sistema nervoso secerne ossido d’azoto, che fa rilassare le arterie, permettendo il passaggio di una maggiore quantità di sangue. Le vene, invece, si comprimono, rendendo più difficile il deflusso del sangue, che quindi resta bloccato nel pene. Questo provoca un aumento del volume del pene e la sua erezione. L’utero è un organo muscolare cavo, rivestito internamente dall’endometrio. Ha inoltre una parete muscolare liscia chiamata miometrio. La parte inferiore dell’utero è più stretta e costituisce il collo dell’utero. Questo è percorso da un condotto che mette in comunicazione l’utero con la vagina ed è chiuso da un tappo di muco. L’utero subisce grandi modifiche, sia durante il ciclo ovarico, sia durante la gravidanza. Le tube uterine regolano il ciclo mestruale, che si verifica ogni 28 giorni, preparando l’utero ad una eventuale gravidanza. Il ciclo mestruale si verifica dalla pubertà alla menopausa, interrompendosi durante un eventuale gravidanza. Il primo giorno del ciclo è quando cominciano le mestruazioni, cioè la fuoriuscita dalla vagina di sangue e tessuto endometriale. I primi 14 giorni corrispondono alla fase preovulatoria del ciclo ovarico. Durante questa fase, si verifica un’altra fase chiamata proliferativa, nella quale, sotto l’effetto degli estrogeni, le cellule dell’endometrio aumentano e la mucosa si inspessisce e vi nascono nuove arteriole che portano il sangue all’endometrio. L’ovulazione avviene circa al quattordicesimo giorno del ciclo, e a questa segue la fase postovulatoria. Dopo l’ovulazione si verifica la fase secretiva del ciclo: l’endometrio raggiunge il massimo spessore e le sue ghiandole secernono un liquido pieno di sostanze nutritive: l’utero è pronto ad accogliere l’eventuale uovo fecondato. Se la fecondazione non avviene, gli estrogeni calano e le arteriole dell’endometrio si chiudono. Questo provoca una mancanza di ossigeno alle cellule, così l’endometrio si sfalda e hanno inizio le mestruazioni. Fecondazione L’ovulo, dopo l’ovulazione, rimane fecondabile circa 24 ore. Ma gli spermatozoi, dopo l’eiaculazione, non sono subito in grado di fecondare l’ovulo. Prima devono rimanere nelle vie genitali femminili per il periodo di capacitazione. Dopo questo periodo gli spermatozoi salgono fino alle tube, dove avviene la fecondazione. Li molti spermatozoi circondano l’ovulo ma solo uno è in grado di rompere la membrana ed entrare. Entra nell’ovulo solo la testa dello spermatozoo, mentre il corpo centrale e il flagello degenerano. In seguito, l’ovulo attiva un meccanismo con il quale impedisce ad altri spermatozoi di entrare, finisce la meiosi ed espelle il secondo globulo polare. Avviene poi la fusione tra il nucleo dell’ovulo (pronucleo femminile) e dello spermatozoo (ponucleo maschile), che da vita ad una nuova cellula fecondata chiamata zigote. Lo zigote si sviluppa moltiplicando velocemente le sue cellule nel processo i segmentazione. Alla fine di esso, l’embrione assume le sembianze di una moraed è appunto chiamato morula. A questo punto la morula scende attraverso la tuba e arriva all’utero, dove rimane alcuni giorni a fluttuare. L’annidameto nell’utero avviene circa una settimana dopo la fecondazione. Dopo l’attaccamento, nell’embrione si formano dei villi che gli permettono di nutrirsi attraverso l’utero. Poi si forma la placenta, che permette gli scambi tra madre e figlio. Si formano nel frattempo dei particolari ormoni che: 1. Continuano a produrre gli estrogeni necessai per continuare la gravidanza; 2. Inbiscono l’attività dell’ipofisi, impedendo che si svolgano cici mestruali. Gli estrogeni stimolano lo sviluppo del miometrio, le cui contrazioni serviranno al momento del parto. Ma inibisce allo stesso tempo le pareti uterine, per evitare che il feto venga espulso prematuramente. Gravidanza La gravidanza umana dura 9 mesi (38 settimane). Verso la fine di questo periodo, i livelli di estrogeno sono molto alti e aumentano la muscolatura dell’utero e stimolano la produzione di ossitocina dalla parte posteriore dell’ipofisi, che stimola le contrazioni uterine. In particolare, la dilatazione dell’utero dovuta alla crescita del feto, porta a delle contrazioni involontarie della muscolatura uterina, che all’inizio aiuta a dilatare il collo dell’utero, che deve raggiungere una dilatazione di 10cm per essere pronto al parto. Arrivati a questo punto la sacca amniotica si rompe e c’è la fuoriuscita del liquido amniotico, si verifica quindi la rottura delle acque. Le contrazioni uterine diventano più intense e frequenti, spingendo il feto verso il collo dell’utero. Il feto è ancora collegato alla placenta attraverso il cordone ombelicale. Dopo poco tempo dalla nascita, il cordone ombelicale viene tagliato e la placenta viene espulsa insieme al rivestimento interno dell’utero. Successivamente alla nascita, si sono delle contrazioni che chiudono i vasi sanguigni che rifornivano la placenta, evitando delle emorragie interne. Le mammelle sono 2 ghiandole formate da grappoli di cellule ghiandolari, da cui nascono dei piccoli condotti che sboccano all’esterno attraverso i capezzoli. Le ghiandole mammarie, durante la gravidanza, sotto lo stimolo degli estrogeni si sviluppano e aumentano le loro dimensioni. Dopo il parto la parte anteriore dell’ipofisi stimola la produzione dell’ormone prolattina, che stimola la secrezione della ghiandola mammaria. SISTEMA NERVOSO Il sistema nervoso ha la funzione di ricevere ed elaborare stimoli e generare risposte. È formato da un insieme di cellule chiamate neuroni, che trasmettono segnali elettrici. Negli uomini si ha una netta distinzione tra: > Sistema nervoso centrale: comprende encefalo e midollo spinale. Ha la funzione di controllo, ricezione ed elaborazione delle informazioni che arrivano, e genera delle risposte appropriate; > Sistema nervoso periferico: comprende i recettori sensoriali, dalle fibre afferenti che portano le informazioni dalla periferia del corpo al sistema nervoso centrale, dalle fibre efferenti che portano gli stimoli dal sistema nervoso centrale agli organi effettori e da i gangli (gruppi di cellule nervose) che inviano e ricevono stimoli dal sistema nervoso centrale. Dal punto di vista funzionale, il sistema nervoso si divide in 2 sottosistemi: 1. Sistema nervoso somatico: da risposte controllate dalla volontà; 2. Sistema nervoso autonomo: valuta costantemente le caratteristiche dell’ambiente interno e le segnalano ai centri del sistema nervoso centrale, che fa partire stimoli per gli organi effettori. Questi intervengono annullando dei fattori che potrebbero modificare l’ambiente interno. SISTEMA NERVOSO CENTRALE L’encefalo e il midollo spinale sono tessuti fragili, per questo sono ricoperti da cavità ossee e avvolti da un tessuto connettivo chiamato meningi, che si distinguono in: > Dura madre: nella quale sono contenuti seni venosi che raccolgono il sangue che arriva dal cervello; > Aracnoide; > Pia madre. Tra l’aracnoide e la pia madre c’è uno spazio nel cui si trova il fluido cerebrospinale (che si trova anche dentro l’encefalo) che ha la funzione di protezione e di mediazion nello scambio di nutrimenti e scarti tra sangue e encefalo. L’encefalo e il midollo spinale si presentano formati da 2 tipi di sostanze: 1. Sostanza grigia: formata da corpi cellulari e detriti di neuroni; 2. Sostanza bianca: formata da fasci di fibre nervose. Queste fibre si dividono in vie ascendenti (portano i segnali dal midollo all’encefalo) e vie discendenti (portano i segnali dall’encefalo al midollo). Il cervello è percorso nel mezzo da una fessura che divide i 2 emisferi. Il suo strato esterno è formato da uno strato di sostanza grigia chiamato corteccia cerebrale, che forma delle circonvoluzioni e suddividono i 2 emisferi in vari lobi. Questi emisferi prendono il nome dall’osso cranico a cui vengono in contatto. Sotto la corteccia cerebrale si trova la sostanza bianca, formata da fibre nervose: > Fibre associative: connettono i neuroni dello stesso emisfero; > Fibre commessurali: connettono i neuroni di entrambi gli emisferi; > Fibre di proiezione: portano alla corteccia degli stimoli nati nella parte inferiore del sistema nervoso o viceversa. All’interno della sostanza bianca, si trova la sostanza grigia, formata da gruppi di neuroni che formano i nuclei cerebrali (gangli). Il cervello ha la funzione di elaborare informazioni sensitive e motorie, sia coscienti che incoscienti. Infatti i neuroni cerebrali controllano i neuroni motori. Questo controllo si svolge per la maggior parte nei centri cerebrali. In ogni lobo ci sono 1 o + aree funzionali, che si possono dividere in: > Aree sensoriali: ricevono segnali dagli organi di senso; > Aree motorie: controllano i movimenti volontari; > Aree associative: connettono aree sensoriali e motorie. Sono responsabili del pensiero, apprendimento, linguaggio, memoria, personalità e giudizio. lobo parietale lobo frontale lobo occipitale lobo temporale corteccia area premotoria notoria area primaria sensoriale generale corteccia primaria somatosensoriale area prefrontale associativa area sensoriale associativa area di aree visive brocca associative corteccia visiva primaria corteccia olfattiva corteccia associativa corteccia area acustica limbica uditiva associativa primaria SISTEMA NERVOSO PERIFERICO Il sistema nervoso periferico è formato dai recettori sensoriali, dai nervi che li collegano al sistema nervoso centrale e i nervi che collegano il snc agli organi effettori. Le fibre nervose che fanno i collegamenti, sono raggruppate e formano i nervi. A seconda della loro origine, i nervi si dividono in 2 gruppi: 1. Nervi cranici: sono divisi in coppie (destro e sinistro) partono dal tronco encefalico ed escono, raggiungendo i vari organi. Questi nervi sono controllato o dalla parte destra o dalla parte sinistra dell’encefalo, non da entrambe; 2. Nervi spinali: sono divisi in coppie e dal midollo spinale proseguono verso il basso per tutta la colonna vertebrale. A seconda della loro posizione, prendono dei nomi diversi: cervicali, toracici, lombari, sacrali, coccigei. Ogni nervo spinale ha 2 radici: dorsale e ventrale. La radice dorsale è formata da fibre sensoriali afferenti. Prima di arrivare al midollo, ognuna di queste radici ha un rigonfiamento di materia grigia, chiamato ganglio spinale. Queste radici ricevono segnali dalla periferia e li inviano al midollo. La radice ventrale è formata da assoni efferenti che si trovano nelle corna anteriori della materia grigia del midollo. Esse raggiungono i muscoli e i gangli del sistema nervoso. Dopo la sia formazione, il nervo spinalesi divide in 3 rami: 1. Ramo dorsale; 2. Ramo ventrale; 3. Ramo autonomo: contiene fibre del sistema nervoso autonomo. Questi rami terminano con una coppia di catene di gangli che si trovano davanti e dietro la colonna vertebrale. In questi gangli ci sono i neuroni che ricevono impulsi dal sistema nervoso centrale e li trasmettono, tramite gli assoni, ai vari organi. Ognuno di questi rami si divide in rami più piccoli, fino a formare delle reti complesse chiamate plessi. Nei plessi gli assoni danno origine a nuovi nervi. SISTEMA NERVOSO VOLONTARIO Il sistema nervoso volontario è formato da: > Recettori: generano segnali sullo stato dell’ambiente esterno e interno; > Fibre nervose (che formano i nervi): portano i segnali dalla periferia al centro; > Neuroni sensoriali: trasmettono al sistema nervoso centrale questi segnali; > Vie ascendenti: percorrono il midollo spinale e portano i segnali all’encefalo; > Aree cerebrali: elaborano le informazioni; > Vie discendenti: percorrono il midollo spinale e trasmettono gli impulsi ai neuroni motori; > Neuroni motori: a seconda degli impulsi, modificano la postura dei muscoli scheletrici. ALTRE FUNZIONI SEL SISTEMA NERVOSO Controllo dei movimenti volontari Come prima cosa si deve formare l’intenzione di compiere un movimento. Poi si deve sviluppare un programma di comandi da inviare ai muscoli coinvolti. In questo modo partono degli impulsi che, attraverso le vie discendenti, raggiungono i nervi e poi i muscoli. Devono continuamente essere raccolte informazioni per assicurare la precisione del movimento: queste informazioni partono dai muscoli e dalle articolazioni e arrivano fino al cervelletto, che confronta i movimenti reali con quelli programmati. Questo manda degli stimoli che modulano la stimolazione dei neuroni motori per precisare i movimenti. Il cervelletto aiuta anche a memorizzare e migliorare i movimenti. Ovviamente tutto questo comporta che: 1. Mentre i muscoli coinvolti si contraggono, i muscoli antagonisti si devono rilassare; 2. Altri muscoli devono entrare in azione per assicurare la stabilità dei muscoli che si contraggono; 3. Ci deve essere la corretta postura della testa e del tronco. Ovviamente tutti questi movimenti avvengono in modo automatico. Linguaggio È un insieme di simboli che codifichiamo e attraverso i quali comunichiamo. Nel cervello ci sono 2 aree associative per il linguaggio: l’area di Wernicke, per la comprensione del linguaggio, e l’area di Broca, per la produzione del linguaggio. Quando queste aree vengono danneggiate si verifica l’afasia, cioè l’incapacità di comprendere o usare il linguaggio (dipende da quale area viene danneggiata). Ciclo sonno-veglia Consiste in 1 o + fasi di diminuzione dell’attività motoria e percettiva. Ci sono 2 tipi di sonno: 1. Sonno a onde lente: profondo; 2. Sonno REM: è più probabile il risveglio spontaneo. Durante la notte questi 2 tipi di sonno si alternano. Emozioni Le emozioni sono attivate da ricordi o impulsi sensoriali, che raggiungono le aree sensoriali della corteccia e poi le aree sensoriali associative. Da qui gli stimoli raggiungono l’ipotalamo e vengono elaborati. Poi una parte degli stimoli ritorna alle aree associative, creando le percezioni emotive, e l’altra parte rimane nell’ipotalamo e crea risposte vegetative. SISTEMA NERVOSO AUTONOMO Il sistema nervoso autonomo mantiene costante l’ambiente interno dell’organismo (omeostasi) attraverso dei meccanismi indipendenti, perché usa i meccanismi riflessi. Gli assoni dei neuroni controllano la funzionalità degli organi interni e percorrono i nervi cranici (se si trovano nel tronco encefalico) o i nervi spinali (se si trovano nel midollo spinale) e raggiungono i gangli nella periferia. Qui formano sinapsi con i neuroni presenti (post-gangliari). Da questi ultimi partono degli assoni che si collegano agli organi effettori e li attivano/inibiscono. Olfatto L’olfatto è dovuto alla presenza di recettori nervosi, chiamati cellule olfattive, nella parete superiore delle cavità nasali. I dendriti di questi neuroni hanno delle ciglia che si immergono nel muco delle cavità nasali. Queste ciglia sono la parte sensibile dei recettori. Gli assoni delle cellule olfattive formano i nervi olfattivi, che creano delle sinapsi con i neuroni presenti nei bulbi olfattivi. Le sostanze chimiche che stimolano le cellule olfattive, entrano nel naso sotto forma gassosa ma, per essere percepite, devono in parte disciogliersi nel muco che contiene le ciglia. Ogni odore è formato da diversi componenti, ognuno dei quali interagisce con un diverso recettore. Nell’uomo, il senso dell’olfatto e del gusto collaborano. Gusto I recettori del gusto si chiamano calici gustativi e la maggior parte si trovano sulla superficie della lingua, poi nel palato e nella faringe. Ogni calice gustativo è formato da 100 cellule gustative e da cellule epiteliali di sostegno. Da ogni calice gustativo sporgono all’esterno delle ciglia gustative, che rappresentano la parte sensibile dei recettori. Per far si che il sapore di una sostanza venga percepito, la sostanza deve essere sciolta nella saliva dove si trovano i calici gustativi. Ci sono 5 tipi diversi di gusto, tutti riconosciuti da calici gustativi diversi: dolce, amaro, salato, acido e glutammato. I recettori di questi gusti non sono distribuiti uniformemente nella lingua, ma ogni sapore viene percepito grazie ad una combinazione di varie risposte date da vari recettori. Udito L’orecchio è l’organo che riceve le onde sonore e si divide in 3 parti: 1. Orecchio esterno: è formato dal padiglione auricolare, dal quale ha inizio il meato auricolare esterno, che sbocca nell’orecchio medio Attraverso la membrana del timpano. Il meato acustico esterno, contiene delle ghiandole che secernono cerume. Le onde sonore arrivano fino alla membrana del timpano e la fanno vibrare; membrana del timpano orecchio interno nervo acustico padiglione ossicini auricolare uditivi (orecchio esterno) tuba di Eustachio meato acustico esterno orecchio timpano faringeMedio 2. Orecchio medio: è formato dal timpano, dalla membrana del timpano e da 3 ossicini uditivi (in ordine: martello, incudine e staffa). Il timpano è una cavità ripiena d’aria e rivestita da mucosa. La membrana del timpano separa l’orecchio esterno dall’orecchio medio. Ad essa è legato il martello che la tiene sempre in tensione. Gli ossicini uditivi formano una catena che trasmette le vibrazioni dalla membrana del timpano all’orecchio intero, amplificandole. La staffa funziona come un pistone e trasforma le vibrazioni del timpano in variazioni di pressione del liquido dell’orecchio interno. Se arrivano delle onde sonore troppo intense, entra in gioco il riflesso timpanico: all’arrivo del suono, vengono mandati dei segnali all’encefalo che generano una risposta automatica che irrigidisce la catena degli ossicini uditivi e di conseguenza riducono la trasmissione delle vibrazioni, per prevenire eventuali danni. La tuba di Eustachio è un condotto che fa comunicare il timpano con la faringe. Questo permette all’aria di entrare da entrambe le parti della membrana del timpano, così da avere la stessa pressione. Quando si passa da un luogo che ha una certa pressione ad un altro che ha una pressione diversa, l’aria non passa dalla tuba e le pieghe della mucosa, che dividono la tuba dalla faringe, causano un otturamento dell’udito; 3. Orecchio interno: è formato dal labirinto osseo (insieme di camere e condotti), dal labirinto membranoso (insieme di condotti comunicanti) e da un liquido chiamato perilinfa che riempie lo spazio tra i 2 labirinti. Equilibrio L’orecchio interno contribuisce a mantenere l’equilibrio. Esistono 2 tipi di equilibri: 1. Equilibrio statico: percepisce la posizione della testa e del corpo quando si è immobili, oppure dei bruschi movimenti della testa; 2. Equilibrio dinamico: percepisce i movimenti del corpo e della testa. Vista L’occhio è l’organo che ha la funzione di captare le radiazioni luminose. Il fatto che gli occhi si trovano nella testa, permette di mettere a fuoco un oggetto contemporaneamente con entrambi gli occhi. Questa è chiamata visione binoculare, che aiuta anche nella percezione della distanza e della profondità. Ci sono vari organi accessori alla vista: le orbite, le palpebre, la congiuntiva, l’apparato lacrimale e i muscoli oculari estrinseci. Il bulbo oculare e gli organi accessori alla vista si trovano dentro a delle cavità chiamate orbite. Le palpebre (superiore e inferiore) sono 2 pieghe di carne che ricoprono il bulbo oculare. La congiuntiva costituisce l’ultimo strato interno delle palpebre, che copre la parte più esterna del bulbo. membranoso§••labirintoma ↳ ⑨ 'IEEE L’apparato lacrimale produce le lacrime che tengono umida e lubrificata la parte esterna del bulbo e la parte interna delle palpebre. È formato da ghiandole lacrimale dai dotti lacrimali, che raccolgono il liquido lacrimale e lo portano alla cavità nasale. Quando si piange, le ghiandole lacrimali producono lacrime in eccesso, che quindi traboccano ed escono all’esterno. I muscoli oculari estrinseci sono delle coppie di muscoli che si inseriscono nel bulbo oculare. Sono i muscoli che permettono di muovere gli occhi e sono controllati dal sistema nervoso, in modo da adattare il movimento degli occhi alla vista binoculare. Se uno dei 2 occhi non segue l’asse visivo, si verifica lo strabismo che, se non curato subito, può anche portare alla cecità dell’occhio strabico. Struttura del bulbo oculare La parete del bulbo è formata da 3 strati: 1. Tonaca esterna: si divide in: > cornea: attraverso la quale il bulbo si affaccia all’esterno; > sclera: è la parte bianca dell’occhio, alla quale si attaccano i muscoli estrinseci; 2. Tonaca media: si divide in: > coroide: si trova sotto la sclera nella parte posteriore dell’occhio e contiene molti vasi sanguigni. Qui si trovano molti melanociti che producono melatonina, che assorbe la luce e mantiene un ambiente scuro all’interno dell’occhio; > corpo ciliare: è la continuazione del coroide ed è formato da fibre che tengono in posizione il cristallino, responsabile della messa a fuoco. Il cristallino è una lente trasparente formata da cellule epiteliali. A causa della pressione interna, il cristallino tende ad assumere una forma sferica, che però può essere modificata dal muscolo ciliare, con la conseguente modificazione della messa a fuoco; > iride: si trova tra il cristallino e la cornea rivestita da tessuto connettivo. Al centro dell’iride è presente un foro chiamato pupilla, le cui dimensioni possono cambiare in base all’intensità della luce, regolando la quantità di luce che penetra nell’occhio. L’iride può avere colori diversi in base alla quantità e alla posizione dei melanociti nell’epitelio; 3. Tonaca interna (retina): qui si trovano i recettori visivi del bulbo. Al centro della retina si trova una depressione di 1 mm chiamata fovea centrale, nella quale si trovano la moltissimi recettori. Sotto di essa si trova il punto dove si uniscono tutte le fibre nervose, che poi vanno a formare il nervo ottico che esce dall’occhio. Questo specifico punto è chiamato punto cieco. Una malattia molto frequente con l’avanzare degli anni è la cataratta, cioè la perdita di trasparenza del cristallino. In questo caso, attraverso un operazione chirurgica, si rimuove il cristallino e lo si sostituisce con una lente artificiale. I fotorecettori sono i recettori dell’occhio. Essi producono un impulso nervoso e lo mandano all’encefalo. L’uomo ha milioni di fotorecettori che gli permettono di riconoscere forme e movimenti, altri (molti meno) invece riconoscono i colori e sono responsabili della vista con una luce intensa. Le mutazioni che colpiscono i fotorecettori presenti nel cromosoma X, provocano il daltonismo. Ipofisi L’ipofisi si trova alla base del cervello e si divide in 2 parti: 1. Lobo posteriore: secerne gli ormoni prodotti dall’ipotalamo; 2. Lobo anteriore. I 2 lobi sono indipendenti l’uno dall’altro. Al lobo posteriore arrivano gli ormoni prodotti dall’ipotalamo, che poi entrano nel sangue e si diffondono nell’organismo. Ci sono 2 tipi di ormoni: 1. Ossitocina: è secreta alla fine della gravidanza, perché stimola le contrazioni dell’utero prima del parto e dopo, stimola anche la fuoriuscita di latte dalle ghiandole mammarie; 2. Ormone antidiuretico: è secreto dall’ipotalamo dopo la disidratazione dell’organismo e agisce sui tubuli renali, aumentando l’assorbimento dell’acqua. Il lobo anteriore produce molti ormoni (es: ormone della crescita, prolattina…), sotto il controllo di altri ormoni prodotti all’ipotalamo. Ormone della crescita L’ormone della crescita agisce su quasi tutti i tessuti dell’organismo. Questo ormone stimola la crescita dello scheletro e stimola la crescita dei tessuti e degli organi. L’ormone della crescita è secreto ogni 24 ore ed è aumentata durante l’esercizio fisico. Tiroide La tiroide è una ghiandola presente nel collo che produce 2 ormoni: la tiroxina e la calciotonina. La secrezione di questi 2 ormoni è controllata dall’ipofisi. Questi 2 ormoni sono fondamentali per la crescita e lo sviluppo, e controllano la velocità del metabolismo e la trmoregolazione. I 2 ormoni sono poco solubili in acqua e attraversano facilmente la membrana delle cellule e entrano nel citoplasma. Qui possono fare 2 cose: 1. Unirsi con un recettore presente del citoplasma e poi entra nel nucleo, dove funge da fattore di trascrizione, stimolando o inibendo la sintesi di alcune proteine; 2. Fungere da agente disaccoppiante: l’energia liberata viene dispersa sotto forma di calore, e non usata per la sintesi di ATP. Il mal funzionamento della tiroide nel periodo neonatale, può causare una riduzione dello sviluppo mentale e fisico. Causa quindi il cretinismo. Termoregolazione L’uomo è un animale omeotermo, cioè capace di mantenere costante la propria temperatura corporea, nonostante la temperatura esterna. L’organismo mantiene l’omeostasi termica bilanciando 2 fattori: 1. Produzione di calore; 2. Scambi di calore con l’ambiente. Il controllo della temperatura corporea avviene nell’ipotalamo, a cui arrivano segnali dai termorecettori. A seconda di questi segnali mette in moto una serie di meccanismi per modificare i 2 fattori sopra riportati. La febbre è un aumento della temperatura corporea, causato da una malattia infettiva oppure da un malfunzionamento del sistema di regolazione della temperatura. Paratiroidi Le paratiroidi sono 4 ghiandole, posizionate nel tessuto connettivo che circonda la tiroide. Secernono l’ormone paratiroideo, che agisce regolando la concentrazione di ioni calcio e fosfato nel sangue. Gli ioni calcio sono indispensabili per la coagulazione sanguigna, per la contrazione del cuore e dei muscoli scheletrici e per il corretto funzionamento dei nervi. Una diminuzione del livello degli ioni calcio, stimola le paratiroidi a secernere ormone paratiroideo che stimola l’entrata in azione degli ioni calcio nel tessuto osseo, riduce la perdita di ioni calcio attraverso l’urina e stimola l’assorbimento di calcio da parte dell’intestino. Un aumento del livello degli ioni calcio, inibisce la secrezione di ormone paratiroideo e, invece, stimola la secrezione di calciotonina dalla tiroide che riduce l’azione degli ioni calcio nel tessuto osseo, ne aumenta l’eliminazione attraverso l’urina e diminuisce l’assorbimento di calcio. Pancreas Il pancreas è una grossa ghiandola che si trova nella cavità addominale ed è formato da una parte che funziona da ghiandola endocrina e una parte che funziona da ghiandola esocrina. Ghiandole surrenali Sono 2 ghiandole poste sopra i reni e sono formate da 2 parti: 1. Midollare del surrene (parte centrale): è ricca di terminazioni nervose del sistema nervoso autonomo. Produce gli ormoni adrenalina e noradrenalina, che possono avere diversi effetti: > innalzano la soglia di attenzione; > si ha vasodilatazione nei muscoli e nel cervello, e vasocostrizione nella cute e nei reni; > aumenta la gittata cardiaca. 2. Corteccia surrenale (parte esterna): produce vari ormoni, tra cui: 1. Aldosterone: svolge un ruolo importante nella regolazione dell’equilibrio idrico- salino; 2. Ormoni sessuali maschili e femminili: gli ormoni sessuali sono prodotti dai surreni e poi sono trasformati in estrogeno nella donna, e in testosterone nell’uomo. Omeostasi glicemica Il mantenimento della giusta concentrazione del glucosio nel sangue (glicemia) è importante per il buon funzionamento dei tessuti (soprattutto del tessuto nervoso), che prendono l’energia da esso. Quindi un abbassamento della glicemia, comporta una diminuzione di apporto di energia ai tessuti. L’apporto di glucosio dall’esterno non è costante: dopo i pasti la glicemia aumenta e, dopo l’assorbimento da parte delle cellule, la glicemia diminuisce. Se il glucosio non viene usato subito, viene immagazzinato sotto forma di glicogeno. Il fegato immagazzina il glucosio sotto forma di glicogeno quando la glicemia è alta e lo libera quando la glicemia è bassa, quindi dopo i pasti. Inoltre, il fegato è stimolato da un ormone a produrre nuovo glucosio. In caso di lungo digiuno, l’organismo deve dipendere solo dalla gluconeogenesi per la produzione di glucosio. Alcuni ormoni stimolano la distruzione dei grassi (l’organismo dimagrisce) e rendono disponibili gli acidi grassi per la produzione di energia. L’alterazione della regolazione dell’omeostasi glicemica può causare il diabete, che si può presentare in 2 forme: 1. Diabete di tipo 1: si presenta in età giovanile. Il glucosio si accumula nel sangue ma non viene usato dalle cellule, quindi si verifica una situazione simile al digiuno. L’alta concentrazione del glucosio nel sangue, rende difficoltoso il suo assorbimento e quindi il glucosio finisce nell’urina. Questo impedisce anche ai reni di assorbire la giusta quantità di acqua e di sodio, quindi l’individuo diabetico produce una grande quantità di urina. La conseguente disidratazione stimola la sete e spinge l’individuo a bere continuamente. A lungo andare si possono formare gravi problemi nei vasi sanguigni. Per le cure si somministra insulina; 2. Diabete di tipo 2: si presenta in età adulta. È causato dalla mancata risposta dei tessuti all’insulina (che tiene sotto controllo la glicemia). I sintomi sono simili al diabete di tipo 1, ma le cure devono andare a pari passo con una dieta equilibrata, altrimenti si rischia che l’insulina somministrata non abbia effetto. Risposta allo stress Di fronte ad una situazione di stress, l’organismo reagisce con la sindrome generale di adattamento: il sistema nervoso simpatico e le ghiandole surrenali collaborano, modificando l’omeostasi e permettendo all’organismo di affrontare la situazione che gli causa stress. Quando si percepisce una situazione di stress, iene stimolato l’ipotalamo che agisce attraverso impulsi nervosi del sistema simpatico e attraverso la liberazione di ormoni. Il sistema simpatico, agisce stimolando la produzione di adrenalina. Regolazione del PH del sangue L’organismo da dei meccanismi che gli permettono da una parte di diminuire l’eccesso di acidità prodotto e dall’altra di compensare eventuali variazioni del PH. Questo avviene attraverso dei meccanismi che coinvolgono vari apparati: > Sistemi tampone: reagiscono subito compensando eventuali acidi che si formano nell’organismo; > Attraverso gli scambi gassosi, il sangue raccoglie l’anidride carbonica e la porta ai polmoni, dove viene eliminata. Se il PH del sangue è sotto a 7,4 è acidosi, se è sopra 7,4 è alcalosi. Una insufficiente ventilazione polmonare causa una diminuzione di eliminazione di anidride carbonica e provoca acidosi respiratoria, invece un aumento di ventilazione polmonare, crea un aumento di eliminazione di anidride carbonica e quindi causa alcalosi respiratoria. 1. Dilatano i vasi sanguigni, che aumentano il flusso sanguigno (calore e arrossamento); 2. Aumentano la permeabilità delle pareti dei capillari, che causa un aumento del riversamento di liquidi nel sangue; 3. Attraggono granulociti verso la zona interessata e ne stimolano l’aumento della produzione al midollo osseo; 4. Stimolano i recettori dolorifici, che danno origine al dolore. Questo porta allo stimolo della fagocitosi e all’eliminazione degli agenti patogeni o alla riparazione dei tessuti lesi. Nei casi in cui l’infiammazione non è localizzata ma è estesa a tutto l’organismo, ha luogo la febbre. IMMUNITÀ ACQUISITA Si manifesta dopo che l’organismo viene in contatto con un agente patogeno, e ci mette un po’ per entrare in funzione. Ci sono 2 tipi di immunità acquisita: 1. Immunità mediata da anticorpi; 2. Immunità mediata da cellule. Queste 2 si manifestano insieme, ma ad intensità diverse. Le cellule coinvolte nell’immunità acquisita sono le cellule con l’antigene e i linfociti, che distruggono gli agenti patogeni tramite la fagocitosi. Dopo la fagocitosi, le cellule con l’antigene si spostano verso i linfonodi. I linfociti possono essere di 3 tipi: 1. Linfociti B: dopo essere attivati producono anticorpi; 2. Linfociti T: dopo essere attivati, attivano i linfociti B; 3. Cellule natural killer: eliminano le cellule infettate da virus e le cellule tumorali. Questi 3 tipi di linfociti derivano dalle cellule staminali del midollo osseo. Ogni linfocito T riconosce un diverso antigene e ne esistono 2 tipi: > Linfociti T citotossici: riconoscono e distruggono le cellule con antigeni e quindi infettate e intervengono con una risposta immunitaria immediata; > Linfociti T helper: quando vengono attivati, vanno ad attivare a loro volta i linfociti T citotossici e B. Immunità mediata da anticorpi Si basa sulla produzione da parte dell’organismo di particolari proteine chiamate anticorpi, che riconoscono e legano a sé le cellule estranee all’organismo (antigeni). Struttura e funzione degli anticorpi Gli anticorpi sono delle grosse proteine a forma di Y, in cui, nei bracci superiori si trovano i siti di legame dove si legano 2 antigeni. siti di legame regione variabile catena leggera regione costante catena pesante Gli antigeni sono grosse molecole. Un anticorpo riconosce un antigene solo da una parte della sua superficie, cioè dal determinate antigenico. Ogni antigene ha vari determinanti sulla sua superficie, quindi può essere riconosciuto da vari anticorpi. La combinazione tra antigeni e anticorpi danno vita ai complessi antigene-anticorpo, in cui molti anticorpi legano molti antigeni. Questo processo ha luogo una sola volta nella vita, infatti dopo la prima malattia o dopo la vaccinazione, l’infezione viene stroncata sul nascere. Immunità medita da cellule È caratterizzata dal fatto che i linfociti T citotossiche riconoscono e distruggono le cellule infette. Ogni linfocita riconosce uno specifico antigene. I linfociti T si moltiplicano, formando una serie di cellule che hanno sulla loro superficie lo stesso recettore. Da questa moltiplicazione nascono 3 tipi di cellule: 1. Cellule T citotossiche; 2. Cellule T della memoria; 3. Cellule T helper. Quando queste cellule (cellule=linfociti) riconoscono un antigene, si legano ad esso e secernono granuli che contengono dei particolari enzimi che distruggono la cellula con l’antigene. Le cellule T della memora hanno il compito di riconoscere l’antigene, così la prossima volta che lo si incontra, la risposta immunitaria è immediata. Fasi della risposta immunitaria acquisita 1. Risposta primaria: Quando l’organismo entra in contatto con un antigene, stimola la risposta primaria. Tra l’introduzione dell’antigene e la formazione dei primi anticorpi possono passare dai 3 ai 14 giorni. Subito dopo l’introduzione, c’é un periodo di latenza dove l’antigene viene riconosciuto e vengono attivati i linfociti che cominciano a formare i cloni. Poi per alcuni giorni gli anticorpi aumentano sempre di più e raggiungono il numero massimo, seguita da una fase dove gli anticorpi diminuiscono e diventano molto bassi; 2. Risposta secondaria: Quando l’organismo entra in contatto con lo stesso antigene dopo del tempo, stimola una risposta secondaria. Il periodo di latenza dura molto meno ed è necessaria anche solo una minima quantità dell’antigene per riconoscerlo. Immunità passiva e attiva e i vacini Ci sono 2 tipi d immunità: 1. Immunità attiva: si attiva dopo il contatto con un antigene; 2. Immunità passiva: vaccino. L’immunità attiva può essere attivata con un antigene oppure con un vaccino. I vaccini possono essere formati da diverse sostanze: > Virus attenuanti: sono resi non patogeni grazie al passaggio da vai organismi (vaccino contro il morbillo); > Microrganismi patogeni morti ma che hanno ancora l’antigene; > Tossine prodotte da un microrganismo patogeno e inattivate; > Peptidi sintetici prodotti dal DNA ricombinante. L’immunità passiva può essere indotta naturalmente (dalla madre al figlio) o artificialmente (somministrando dei globuli del sangue di un individuo appena guarito dalla malattia). Ma questa soluzione artificiale non attiva le cellule della memoria, quindi ha una funzione limitata. Alterazioni del sistema immunitario L’immunodeficienza è la diminuzione, più o meno grave, dell’attività del sistema immunitario. Questa può essere genetica oppure acquisita (da denutrizione, stress, chemioterapia, agenti patogeni ecc…). L’immunosorveglianza è l’attività svolta dal sistema immunitaria che consiste nell’individuare cellule tumorali e distruggerle sul nascere (cellule pretumorali). In qualsiasi momento delle cellule dell’organismo si possono trasformare in cellule pretumorali per varie cause, sulla loro superficie si formano delle proteine diverse da quelle che espongono normalmente; quindi vengono riconosciute come antigene e distrutte. In alcuni casi anche se il sistema immunitario funziona bene può dare dei problemi. Ad esempio con un rigetto di un organo dopo un trapianto (escluso per i gemelli omozigoti). Dopo il trapianto, le cellule del nuovo organo sono estranee all’organismo e vengono distrutte. Per ridurre il rischio che questo accada, si deve analizzare per bene il donatore e colui che riceverà l’organo e a quest’ultimo vengono somministrati degli immunocompressori. Una situazione patologica del sistema immunitario è l’allergia. In questo caso l’individuo produce anticorpi per antigeni deboli, chiamati allergeni. Una grave forma di allergia è lo shock anafilattico, dove dopo il contatto con l’allergene, il sistema immunitario agisce in maniera esagerata, causando all’individuo uno stato di shock. Un’altra situazione patologica sono le malattie autoimmuni, dove la reazione del sistema immunitario va a colpire l’organismo stesso. Infatti alcuni linfociti possono riconoscere come antigeni dei componenti del loro stesso organismo, non seguendo la selezione negativa (che li dovrebbe eliminare). Questo può provocare autoimmunità. Le principali malattie autoimmuni sono: artrite reumatoide, sclerosi multipla e diabete di tipo 1.