Biologia alpha test

Didascalia alternativa:

più evolute queste funzioni vengono svolte dagli organuli citoplasmatici, è il DNA è racchiuso in un nucleo ben definito. La cellula procariotica - Piccola e semplice; - Priva di orgnuli citoplasmatici delimitati da membrana; - Il materiale genetico consiste in una singola molecola di DNA localizzata nella regione detta nucleoide; - Sono presenti i ribosomi che permettono la sintesi proteica; - Alcuni procarioti effettuano la fotosintesi; - Si riproduce con modalità asessuata, per scissione binaria; - Sono procarioti gli archebatteri e gli eubatteri (batteri, cianobatteri, alghe azzurre). I batteri sono agenti patogeni. La cellula eucariotica Complessa e di dimensioni maggiori rispetto alla cellula procariotica; - Il materiale genetico è formato da diverso cromosomi, racchiusi in un nucleo definito. La composizione chimica delle cellule si basa sulle stesse 4 classi di composti organici: proteine, carboidrati, lipidi e acidi nucleici. Le reazioni chimiche che permettono di ricavare energia per le cellule sono sostanzialmente comuni; tutte le cellule svolgono la glicolisi e l'ATP rappresenta il principale composto attraverso il quale la cellula può mettere da parte energia. I virus - Sono costituiti da una molecola di acido nucleico contenente le informazioni genetiche; - contengono un unico tipo di acido nucleico (DNA o RNA); - sono incapaci di sintetizzare autonomamente le proteine di cui sono composti; - per riprodursi devono infettare cellule ospiti, possono quindi essere definiti parassiti endocellulari obbligati. La cellula La membrana cellulare avvolge la cellula, separandola dall'ambiente circostante, e regola lo scambio di materiali con l'esterno; è costituita principalmente da fosfolipidi, proteine. Il nucleo controlla le attività cellulari, contiene il DNA che risulta complessato con proteine strutturali, gli istoni, a costituire la cromatina. I ribosomi sono i siti della sintesi proteica. Il reticolo endoplasmatico è un sistema di membrane costituito da tubuli e sacculi, coinvolto nel trasporto dei materiali attraverso la cellula. L'apparato di Golgi rappresenta un centro di raccolta, rielaborazione e smistamento dei prodotti del RE. I lisosomi sono organuli che demoliscono le sostanze organiche grazie agli enzimi digestivi. I mitocondri sono organelli che possiedono un proprio DNA e che vengono considerati centrali energetiche delle cellule, poiché sono sede della respirazione cellulare. Il citoscheletro è costituito da filamenti proteici che irrobustiscono la cellula conferendole resistenza, ne determinano la forma, controllano lo spostamento dei cromosomi e permettono i movimenti cellulari. La cellula vegetale comprende la parete cellulare (involucro esterno rigido formato prevalentemente da cellulosa); i plastidi (che comprendono i cloroplasti, sede della fotosintesi); e i vacuoli (vescicole contenenti acqua e sostanze nutritive). Scambio di materiali fra interno ed esterno della cellula Le sostanze possono entrare e uscire dalla cellula in modo diversi: il trasporto passivo > avviene secondo gradiente di concentrazione (diffusione semplice); il trasporto attivo < avviene contro gradiente di concentrazione. Il gradiente di concentrazione è la forza che determina lo spostamento di una sostanza per diffusione, da un regione in cui è più concentrata a una in cui è meno concentrata. L'osmosi consiste nel passaggio di acqua tramite membrana semipermeabile che separa due soluzioni a diversa concentrazione. La diffusione facilitata consiste nel trasporto di una sostanza secondo gradiente di concentrazione mediante una proteina di trasporto. L'endocitosi si attua attraverso la formazione di invaginazioni della membrana, che poi si chiudono verso l'interno. L'esocitosi opera in direzione opposta. Il metabolismo cellulare è l'insieme delle reazioni di trasformazione della materia e dell'energia che si svolgono all'interno della cellula. L'insieme delle reazioni di degradazione delle molecole complesse in sostanze più semplici è detto catabolismo; l'insieme delle reazioni di sintesi dei costituenti cellulari a partire da composti semplici è detto anabolismo. L'ATP è formato da un nucleoside, l'adenosina, legato a 3 gruppi fosfato ed è la moneta di scambio energetico cellulare. Gli enzimi sono catalizzatori biologici: aumentano la velocità delle reazioni biologiche senza parteciparvi direttamente e senza essere consumati. - Glicolisi: serie di reazioni traverso le quali il glucosio viene demolito a piruvato. Respirazione cellulare: seconda fase della degradazione del glucosio, il processo ha luogo nei mitocondri ed è molto più efficiente rispetto alla glicolisi. Fotosintesi clorofilliana - L'equazione globale della fotosintesi è l'esatto contrario della demolizione ossidativa del glucosio. Organismi autotrofi sono in grado di produrre sostanze organiche a partire da sostanze inorganiche; gli organismi eterotrofi devono prelevare dall'ambiente molecole organiche cibandosi di altri organismi. Divisione cellulare e cromosomi La divisione cellulare è il processo che permette a una cellula di dare origine a 2 cellule figlie. Il ciclo vitale di una cellula eucariotica Questo ciclo cellulare è suddiviso in 4 fasi dette G1,S,G2,M. Per innescare i cambiamenti che portano alla fase S e quello che fanno il via alla mitosi è fondamentali il ruolo delle chinasi-ciclina dipendenti, ovvero enzimi che catalizzano il passaggio di un gruppo fosfato da una molecola di ATP a una proteina. Il cromosoma eucariote II DNA degli eucarioti è associato a diverse proteine, questo complesso è detto cromatina. Un cromosoma è una lunga molecola di DNA, associata a specifiche proteine. Le proteine più abbondanti sono gli istoni che hanno il compito di avvolgere e combattere i filamenti di DNA. Mitosi La mitosi è il processo tramite il quale il nucleo di una cellula eucariote si divide, dando origine a 2 nucleo figli. Riproduzione asessuata e sessuata Negli organismi a riproduzione asessuata la prole ha origine da un unico individuo e risulta geneticamente identica alla cellula madre. Questa modalità di riproduzione può avvenire per scissione binaria, gemmazione, sporulazione o partenogenesi; - la riproduzione sessuata prevede la partecipazione e la fusione del gamete maschile e di quello femminile. A differenza della riproduzione asessuata, quella sessuata consente di ottenere un aumento della variabilità genetica. Cellule aploidi e diploidi - I gameti sono cellule aploidi, cioè possiedono un'unica serie di cromosomi; a differenza delle cellule somatiche che possiedono una doppia serie di cromosomi (cromosomi omologhi). Meiosi Il meccanismo che permette la riduzione del numero di cromosomi nei gameti è detto meiosi. Mutazioni cromosomiche e genomiche Le mutazioni sono alterazioni del patrimonio genetico che possono interessare un singolo gene (geniche), possono consistere nell'alterazione della struttura del cromosoma (cromosomiche), o in un variazione nel numero di cromosomi (genomiche). Ereditarietà Ogni essere vivente possiede un programma genetico, cioè un insieme di istruzioni che specificano le sue caratteristiche. Questo insieme di informazioni costituisce l'informazione biologica, che è ereditaria ed è trasferita da una generazione all'altra. Le caratteristiche trasmesse attraverso l'informazione biologica sono dette caratteri ereditari e sono oggetto di studio della genetica. L'informazione biologica è organizzata in unità fondamentali, dette geni. Le diverse forme di uno stesso gene sono dette alleli. La combinazione degli alleli di un individuo è detta genotipo; il fenotipo rappresenta invece l'insieme delle caratteristiche che si manifestano in un individuo, determinate dal suo genotipo e dall'ambiente. Gli individui che possiedono due alleli uguali per un dato carattere sono detti omozigoti per quel carattere. Quelli con due alleli diversi sono detti eterozigoti. L'allele dominante si manifesta a livello genotipico sia nell'individuo omozigote dominante sia nell'eterozigote, quello recessivo si manifesta solo nell'omozigote recessivo. Due alleli dello stesso gene si indicano con la stessa lettera dell'alfabeto, maiuscola per l'allele dominante (R), minuscolo per quello recessivo (r). Sono quindi possibili tre genotipi diversi, corrispondenti a due fenotipi. 1. GENOTIPO OMOZIGOTE DOMINANTE (RR) > Fenotipo dominante 2. GENOTIPO ETEROZIGOTE (Rr) > Fenotipo dominante 3. GENOTIPO OMOZIGOTE RECESSIVO (rr) > Fenotipo recessivo Teoria cromosomica dell'eredità Secondo tale teoria i geni sono particelle materiali localizzate sui cromosomi e la posizione di un gene su un cromosoma è indicata come locus genico. I cromosomi sono la sede dei geni ma non sono geni essi stessi; ogni cromosoma contiene infatti molti geni. I cromosomi umani Nelle cellule diploidi i cromosomi sono assortiti in coppie; di queste, una differisce nel maschio e nella femmina. Questa coppia di cromosomi, detti cromosomi sessuali, è formata da due cromosomi che sono uguali nella femmina e diversi nel maschio. Tutti gli altri cromosomi sono detti autosomi. Le cellule somatiche contengono 46 cromosomi, ovvero 23 coppie: - 22 coppie di autosomi; - 1 coppia di cromosomi sessuali. I gameti essendo aploidi contengono 23 cromosomi: - 22 autosomi; - 1 cromosoma sessuale. Il cariotipo è l'immagine della totalità dei cromosomi in una specie, o di un individuo, ordinati in base la lunghezza e alla posizione del centromero. Determinazione del sesso nell'uomo I sesso di un individuo dipende da quale dei due cromosomi sessuali è contenuto nello spermatozoo al momento della fecondazione. Anomalie del numero dei cromosomi sessuali Sindrome di Turner: individui dotati di un solo cromosoma X; individui di sesso femminile, ma sterili; Sindrome di Klinefelter : colpisce gli individui con genotipo XXY; individui di sesso maschile con testicoli piccoli e ritardo mentale. Verifica della teoria cromosomica I caratteri determinati da geni localizzati sui cromosomi sessuali sono detti caratteri legato al sesso. Malattie genetiche, malattie legate al sesso Con questo termine si indicano le malattie provocate da geni localizzati sui cromosomi sessuali. L'emofilia è un'anomalia del meccanismo di coagulazione del sangue che provoca sanguina mento prolungato delle ferite. Il daltonismo è dovuto a un'alterazione delle strutture fotosensibili della retina. Entrambi le malattie sono recessive legate al cromosoma X, non possono essere trasmesse direttamente da padre malato a figlio, ma possono essere trasmesse a un nipote attraverso figlia portatrice. Malattie autosomiche Queste malattie sono causate dai geni localizzati sugli autosomi. Albinismo - Corea di Huntington - Fibrosi cistica... L'imprinting genomico è un fenomeno per il quale un gene si esprime in modo diverso a seconda che sia ereditato dal padre o dalla madre. Analisi del Pedigree Per identificare, nell'uomo, le caratteristiche di ereditarietà di un certo carattere, o le modalità con cui una malattia ereditaria viene trasmessa da una generazione all'altra, si studiano gli alberi genealogici, o pedigree. Il pedigree è la rappresenv tazione schematica del modo in cui una malattia compare in una famiglia. Gruppi sanguigni umani La distinzione tra i diversi gruppi sanguigni è basata sulla presenza di antigeni sulla membrana cellulare dei globuli rossi e sulla presenza dei corrispondenti anticorpi nel plasma sanguigno. Gli anticorpi sono proteine circolanti prodotti dai globuli bianchi (linfociti), capaci di l'egre molecole estranee all'organismo (antigeni), neutralizzandole. Genetica molecolare L'unità base dell'eredità è rappresentata dal gene, che può essere definito come il tratto di DNA responsabile della determinazione di un carattere. II DNA Il DNA è un acido nucleico ed è un polimero lineare di nucleotidi, in cui possono essere presenti 4 basi azotate: 2 puriniche, adenina e guanina, e 2 piridiminiche, citosina e timina. A ogni molecola di zucchero è legata una base azotata. - Le basi azotate non si appaiano in modo casuale: la distanza tra i 2 filamenti nella doppia elica è costante, l'appaiamento, ha luogo tra una puntina e una piridimina. - Le basi appaiate sono dette complementari. In particolare l'adenina si appaia con la timina, mentre la guanina si appaia con la citosina. Replicazione del DNA Per poter essere trasmesso alle cellule figlie, il DNA deve essere in grado di duplicarsi. Al momento della replicazione, i 2 filamenti della doppia elica si separano grazie alla rottura dei legami idrogeno, per sintetizzare un nuovo filamento. Questo processo è detto semiconservativo, poiché ognuna delle 2 molecole figlie del DNA è costituita da un filamento del DNA parentale è da un filamento ex novo. La sintesi vera e propria del nuovo filamento sarà catalizzata da un gruppo di enzimi noti come DNA polimerasi. Mutazioni geniche Le mutazioni sono cambiamenti improvvisi del patrimonio ereditario, interessano un solo gene. Sono dovute a errori che possono verificarsi durante la replicazione e che, se non vengono corretti determinano un'alterazione della sequenza dei nucleotidi nel DNA. Le mutazioni più semplici interessano un singolo nucleotide e sono dette puntiformi. Queste mutazioni possono comportare la sostituzione di un nucleotide con un altro oppure la perdita o l'aggiunta di un nucleotide. Le mutazioni sono fenomeni casuali e spontanei abbastanza rari. Gli agenti mutageni La frequenza con la quale si manifestano le mutazioni può essere aumentata da fattori chimici o fisici, detti agenti mutageni. Sono mutageni fisici i raggi ultravioletti, i raggi x e le radiazioni emesse dai materiali radioattivi; sono mutageni chimici i pesticidi e i diserbanti. Regolazione dell'espressione genica Tutte le cellule possiedono moltissimi geni, che in nessun caso vengono espressi contemporaneamente. Nei procarioti, la regolazione dell'espressione genica avviene essenzialmente a livello della trascrizione. Il sistema più noto di regolazione genica nei procarioti è rappresentato dal modello dell'operone. Un operone che può essere inducibile o reprimibile, è un tratto di cromosoma batterico costituito da geni che codificano per specifiche proteine. Evoluzione, classificazione dei viventi ed ecologia La sintesi tra la genetica mendeliana è l'approccio evolutivo darwiniano ha dato origine ad una branca della biologia detta genetica di popolazione. La popolazione è il soggetto dell'evoluzione. Nell'ambito della genetica di popolazione, si definisce pool genico l'insieme di tutti gli alleli presenti negli individui di una popolazione in un determinato momento; mentre la frequenza genica è la frequenza relativa di un particolare allele in una popolazione. Le mutazioni rappresentano la materia prima dell'evoluzione: sono infatti responsabili della variabilità dei caratteri, su cui possono agire gli altri fattori evolutivi. La selezione naturale è considerata il fattore principale della modificazione delle frequenze alleliche di una popolazione. I diversi tipi di selezione naturale: - la selezione stabilizzatrice tende a produrre una popolazione più uniforme per quel che riguarda una determinata caratteristica, eliminando le forme estreme; - la selezione direzionale tende a far aumentare nel tempo la proporzione di individui con una caratteristica fenotipica estrema; - la selezione divergente tende a far prevalere le caratteristiche fenotipiche estreme, e limando le forme intermedie. Il risultato della selezione: la comparsa di adattamenti. La deriva genetica è una variazione delle frequenze geniche della popolazione, dovuta a fenomeni casuali, e non all'azione della selezione naturale. I modelli di evoluzione L'evoluzione consiste nella comparsa e nel l'affermazione di organismi dotati di caratteristiche nuove. - Evoluzione covergente: fenomeno per cui organismi che vivono in condizioni ambientali simili sviluppano adattamenti simili, pur non avendo alcuna parentela evolutiva (tonno-delfino); - evoluzione parallela : fenomeno per il quale specie imparentate evolvono in modo simile; perché sottoposte alle stesse pressioni selettive; - evoluzione divergente: consiste nello sviluppo di caratteristiche diverse in due o più popolazioni che condividono un antenato comune (foca/= gatto). Speciazione Una specie è un gruppo di individui che possono incrociarsi tra loro, dando origine a prole fertile. Il complesso di fenomeni che portano alla nascita di una nuova specie prende nome di speciazione. Storia della vita sulla Terra Il pianeta Terra ha avuto origine circa 4,7 miliardi di anni fa, la vita ha avuto origine probabilmente intorno a 4 miliardi di anni fa e ha richiesto la sintesi abiotica delle sostanze biochimicamente importanti. Aminoacidi, monosaccaridi, nucleotidi e lipidi sarebbero andati incontro a un processo di evoluzione chimica, che avrebbe condotto alla comparsa dei primi organismi protocellulari. Le prime forme viventi Tra i fossili più antichi sono stati trovati gruppi di batteri autotrofi chemiosintetici molto primordiali, archebatteri, che vivono in condizioni simili a quelle che si suppone caratterizzassero la Terra primitiva. La comparsa della fotosintesi Fra gli organismi autotrofi, quelli che hanno avuto maggiore successo sono i fotosintetici. Grazie alla loro fotosintesi l'atmosfera arrivò a contenere il 21% di ossigeno, trasformandosi da riducente a ossidante. La classificazione degli organismi è oggetto di studio della sistematica e della tassonomia. - Sistematica: disciplina che studia la diversità esistente fra gli organismi e le loro relazioni evolutive; - tassonomia: disciplina che si occupa di ordinare i viventi all'interno di diverse categorie, considerando le loro relazioni evolutive. L'unità fondamentale di questo sistema è la specie. Nomenclatura binomia -> homo sapiens 15 regni - Monere: organismi procarioti; unicellulari o coloniali. Fanno parte di questo regno gli archebatteri, che hanno la struttura cellulare di tipo procariotico e vivono in condizioni estreme; gli eubatteri (o "batteri veri"), organismi procarioti che in condizioni sfavorevoli, possono formare spore resistenti che sono in grado di rimanere quiescenti per lungo tempo, finché le condizioni ambientali non ritornino più favorevoli. Grazie alla grande versatilità dei batteri, esistono popolazioni batteriche in qualsiasi ambiente, anche il più inospitale. I batteri possono essere eterotrofi o autotrofi e nel secondo caso si distinguono chemioautotrofi o fotoautotrofi. Fra i batteri eterotrofi, alcuni sono parassiti, cioè si nutrono a spese altri organismi viventi. A questo gruppo appartengono i batteri patogeni, che provocano gravi malattie; i cianobatteri (o alghe azzurre), procarioti autotrofi che effettuano la fotosintesi con un meccanismo simile a quello delle piante. - Protisti; eucarioti che non sono funghi, né piante né animali; prevalentemente unicellulari o coloniali. A questo gruppo appartengono le alghe, vegetali autotrofi che vivono in ambiente acquatico e possono riprodursi per via sessuata o asessuata; i protozoi ed i mixomiceti. Funghi: organismi eterotrofi unicellulari o pluricellulari, che si riproducono per via sessuata o asessuata. - - Piante: organismi capaci di sintetizzare le molecole organiche ridotte (carboidrati), necessarie alla vita, tramite il processo di fotosintesi. Le piante rivestono in ogni ecosistema l'importante ruolo di produttori. Classificazione del regno delle piante Le piante possono essere distinte in 2 grandi categorie: le piante vascolari, o tracheofite, che possiedono tessuti differenziati e sistemi specializzati per il trasporto di liquidi all'interno della pianta (piante adatte alla terraferma); e le piante non vascolari, o cormofite, che non possiedono tali strutture specializzate (muschi). Le piante possono riprodursi tramite spore, pteritodite, come gli equiseti e le felci; o attraverso il seme (spermatofite); Struttura di una pianta superiore La radice, che assorbe il liquido (linfa grezza); il fusto, che oltre a sostenere la pianta, stabilisce un collegamento tra l'apparato radicale e le foglie, assicurando il trasporto di sostanze tra questi 2 organi; le foglie, che organicano il carbonio mediante la fotosintesi ed eliminano per traspirazione l'acqua assorbita dalle radici; il seme, dove risiede l'embrione. Il processo attraverso il quale la pianta madre provvede all'allontanamento e alla diffusione dei semi è definito disseminazione; la germinazione corrisponde invece a quel l'evento per cui l'apice del fusticino esce alla luce, si trasforma in plantula e inizia la crescita. Riproduzione delle piante superiori Molte piante sono in grado di attuare forme di riproduzione vegetativa, ma la riproduzione sessuata è più diffusa e affermata. Il fiore è l'organo riproduttore; nell'ovario viene prodotto il gamete femminile; il gamete maschile contenuto nel polline viene prodotto nelle antere, rette dagli stami; il polline disperso nell'ambiente raggiunge lo stima (la parte apicale dell'ovario) e avviene l'impollinazione. - Animali: organismi pluricellulari eterotrofi, classificati in gruppi (phylum) in base alle loro caratteristiche. Ecologia - Definizioni Ecosistema: entità funzionale fondamentale dell'ecologia, comprendente una comunità e il biotipo da essa occupato. Popolazione: gruppo individui appartenenti alla stessa specie. Comunità: complesso di animali coesistenti in una determinata area. Bitopo: porzione di spazio occupata da una comunità in un ecosistema. Habitat: ambiente fisico in cui vive una data specie. Nicchia ecologica: ruolo di una popolazione nell'economia di un ecosistema. Bioma: complesso di ecosistemi che determina l'aspetto di ogni regione del pianeta Terra ed è caratterizzato da un certo tipo di vegetazione. Biosfera: spazio aereo, terrestre e acquatico del pianeta Terra abitato dagli organismi viventi. Catene alimentari ed energia Un catena alimentare è la successione con cui alcuni organismi si alimentano di quello che li precedono e costituiscono alimento per quelli che li seguono. Vi sono 3 componenti fondamentali: - produttori: organismi in grado di trasformare composti chimici inorganici; - consumatori: organismi eterotrofi che si nutrono de materiale organico fornito dai produttori; decompositori: organismi che si nutrono di organismi morti, degradano le sostanze organiche complesse in molecole semplici che potranno essere riutilizzate dai produttori. Ciclo biogeochimici Negli ecosistemi si ha un flusso unidirezionale di energia dal Sole agli organismi viventi. La materia viene riciclata. Ciclo del carbonio - l'anidride carbonica viene utilizzata dalle piante terrestri e marine è trasformata, tramite la fotosintesi, in composti organici; - la CO2 torna all'atmosfera in seguito ai processi di ossidazione della sostanza svolti dagli esseri viventi, e alle reazioni di combustione; - resti di alghe e gusci di animali marini si accumulano sul fondo marino, trasformandosi in rocce calcaree; - il carbonio incorporato nelle rocce calcaree ritorna in circolo in seguito alle eruzioni vulcaniche che liberano CO2 nell'atmosfera. Il ciclo del fosforo si articola in 4 fasi: - diffusione del fosforo nel terreno e nelle acque, per erosione; - assimilazione di fosfati da parte delle piante, incorporazione nei composto organici, e trasferimento degli altri organismi tramite le catene alimentari; - ritorno all'ambiente di fosforo organico e inorganico, sotto forma di escrezioni e resti animali; - trasformazione batterica del fosforo organico in composti inorganici. Ciclo dell'azoto - assimilazione da parte delle piante di azoto inorganico, assorbito dal terreno; - ammonificazione: trasformazione dell'azoto contenuto nelle molecole organiche che presenti negli organismi morti o nelle deiezioni di quello vivi, in ammoniaca; - nitrificazione: trasformazione dell'azoto ridotto, derivante dalla degradazione della sostanza organica, nelle forme ossidate di nitriti; - fissazione dell'azoto atmosferico per azione dei batteri in grado di trasformarlo in azoto organico; - denitrificazione: trasformazione (ad opera dei batteri) che ritorna nell'atmosfera. Fattori limitati Le condizioni che agiscono sugli organismi sono chiamate fattori ambientali, suddivisi in fattori abiotici (chimico-fisici) e biotici (legati all'azione e alla presenza di esseri viventi). I fattori ecologici sono detti fattori limitanti (luce --> vegetali, ossigeno disciolto nell'acqua --> organismi acquatici...). Il principio di esclusione di Gause afferma che in una comunità non possono coesistere 2 specie aventi la stessa nicchia ecologica. Alterazioni ambientali e inquinamento Effetto serra: riscaldamento dell'atmosfera terrestre dovuto al l'assorbimento delle radiazioni infrarosse emesse dalla superficie della Terra da parte dell'anidride carbonica atmosferica. Buco dell'ozono: rarefazione dello stato di ozono che circonda la Terra e che rende possibile la vita, fingendo fa schermo per le pericolose radiazione ultraviolette. Piogge acide: abbassamento del pH naturale delle precipitazioni determinato dall'e ione nell'atmosfera di ossidi di zolfo e di azoto, provenienti dagli scarichi industriali e automobilistici. Embriogenesi, istologia, apparati tegumentario e locomotore Embriogenesi L'embriologia è la disciplina che studia i processi attraverso i quali dalla cellula uovo fecondata ha origine un nuovo individuo. Con embriogenesi si intende la formazione dell'embrione. Segmentazione -> formazione dei blastomeri, della morula e della blastula; Gastrulazione -> processo che permette il differenziamento dei foglietti embrionali; Organogenesi -> serie di fenomeni che portano alla formazione degli organi; Neurulazione -> processo che definisce un rudimentale sistema nervoso a partire da regioni di foglietti embrionali. Tessuti Le cellule staminali sono cellule indifferenziate che dividendosi per mitosi possono generare diverse linee cellulari (cellule embrionale della prima fase di sviluppo e cellule del cordone ombelicale, in grado di dare origine a tutti o tipo cellulari presenti nell'organismo). Tessuto epiteliale Tessuto flessibile e resistente, costituito da cellule unite da giunzioni cellulari. Gli strati cellulari sono in contatto con un tessuto connettivo sottostante mediante una lamina basale. A seconda della struttura e della localizzazione, il tessuto epiteliale prende il nome di: cute, mucosa, sierosa. A seconda del numero di strati l'epitelio può essere semplice (unico strato cellulare), pluristratificato (più strati cellulari ), o pseudostratificato (unico strato di cellule ad altezza diversa). Dal punto di vista funzionale, l'epitelio può essere: di rivestimento, quando protegge l'organismo dai danni provenienti dall'esterno; ghiandolare, quando è specializzato nella produzione e nella liberazione di sostanze, dette secreti; sensoriale se formato da cellule recettive agli stimoli esterni (recettori del gusto o olfattivi): Tessuto connettivo Tessuto di riempimento e di sostegno che avvolge gli organi molli e fa da collegamento tra scheletro e masse muscolari. Unisce tessuti diverso e si insinua tra le fibre muscolari e tra quelle nervose. Connettivo propriamente detto Tessuto di riempimento e di protezione che circonda gli organi. È suddiviso in 2 tipi: - lasso, che riempie gli spazi liberi tra organi e tessuti diversi, lasciandolo però liberi nei loro movimenti; denso, ricco di collagene, si trova nei tendini, nel derma, nelle corde vocali... Tessuto adiposo Formato da cellule, dette adipociti, contenenti una grossa goccia di grasso che ne occupa quasi tutto il volume. Il tessuto adiposo bianco (15% del peso corporeo) si trova al di sotto della cute, costituisce una riserva energetica e protegge alcune parti del corpo. Il tessuto adiposo bruno, presente in piccole quantità, fornisce calore corporeo. Tessuto cartilagineo Tessuto connettivo consistente e flessibile, formato da una matrice elastica. Forma lo scheletro nel periodo fetale, nell'adulto è presente nel padiglione auricolare e nei disco inter vertebrali. La cartilagine è priva di nervi e vasi sanguigni. Tessuto osseo Dotato di estrema durezza e forza, ma allo stesso tempo leggero ed elastico, il tessuto osseo sostiene il corpo. È un tessuto mineralizzato costituito da carbonato e fosfato di calcio. È prodotto da cellule dette osteoblasti, che una volta maturate si trasformano in osteociti. Le cellule responsabili della riduzione dell'osso sono chiamate osteoclasti. Le ossa sono formate da: tessuto osseo compatto, costituito da unità dette osteoni; tessuto osseo spugnoso, meno compatto e costituito da lamelle. Tessuto muscolare Questo tipo di tessuto mantiene la postura e collabora con le ossa, consentendo il movimento. Le cellule che compongono il tessuto muscolare sono dotate di 2 proprietà: l'eccitabilità e la contrattilità. Il citoplasma di queste cellule è ricco di miofilamenti e formato da 2 proteine: actina e miosina. Per sostenere l'elevato dispendio di energia, le cellule muscolari sono ricche di mitocondri. Il tessuto muscolare striato costituisce i muscoli scheletrici, cioè gli organi dell'apparato locomotore che consentono il mantenimento della postura e il movimento dell'organismo. È costituito da fibre muscolari, nel cui citoplasma i miofilamenti sono riuniti in fasci, detti miofibrille. Le miofibrille sono suddivise in unità contrattili dette sarcomeri. La contrazione delle fibrocellule del tessuto muscolare liscio è indipendente dalla volontà e risponde a stimoli nervosi o ormonali. Questo tessuto riveste le pareti dei vasi sanguigni, degli organi cavi dell'apparato digerente, urinario e genitale; nei dotti escretori di alcune ghiandole e nell'occhio. Il tessuto muscolare miocardico costituisce la muscolatura cardiaca. Tessuto nervoso L'unità base del tessuto nervoso è la cellula nervosa, neurone. I neuroni sono dotati di eccitabilità e conducibilità. Capacità proliferativa dei tessuti - I tessuti a elementi labili sono soggetti ad un continuo rinnovamento (pelle, mucose); - i tessuti a elementi stabili sono costituiti da cellule che, una volta adulte, non si moltiplicano più, ma possono riacquisire questa capacità se necessario (tessuti connettivi); - i tessuti a elementi perenni sono costituiti da cellule che una volta differenziate, perdono la capacità di riprodursi (tessuto nervoso, muscolare). Apparati I tessuti si aggregano a formare gli organi, gli organi formano un apparato (o sistema). Apparato tegumentario L'apparato tegumentario protegge il corpo dagli agenti esterni e dagli stress ambientali, contiene recettori sensoriali ed è coinvolto nell'escrezione e nella termoregolazione. La pelle è formata da 2 strati: - l'epidermide, più esterna, è costituita da un tessuto epiteliale pluristratificato; - il derma sottostante è costituito da tessuto connettivo e contiene i follicoli piliferi, che producono peli, le ghiandole sebacee, le ghiandole sudoripare. Al di sotto del derma vi è la sottocute, formata da tessuto connettivo e cellule adipose, con funzione di termoregolazione e rideva energetica. La pelle è l'organo più esteso del corpo umano. Alla cute sono associati poi annessi cutanei (pelli, unghie, ghiandole...). Lo sviluppo e l'attività delle cellule mammarie sono sottoposti a regolazione ormonale, mentre la produzione di latte è stimolata dalla prolattina e dall'ossitocina. Sistema scheletrico Il sistema scheletrico è l'insieme delle ossa che formano lo scheletro; insieme al sistema muscolare forma l'apparato locomotore. Lo scheletro ha la funzione di dare supporto fisico al l'organismo, permettere il movimento e proteggere organi delicati. Lo scheletro è costituito da osso e cartilagine. Il corpo umano comprende circa 206 ossa: ossa lunghe, corte e piatte. Un osso lungo è costituito da una diafisi centrale formata da tessuto osseo compatto e da un'epifisi, formata da tessuto osseo spugnoso rivestito da uno strato compatto. La diafisi contiene midollo giallo, le epifisi midollo rosso in cui vengono prodotte le cellule del sangue. Le ossa sono rivestite di periostio, membrana fibrosa di tessuto connettivo. Articolazioni e legamenti Le articolazioni rappresentano le zone in cui due o più ossa si collegano tra loro, esistono: articolazioni mobili (gomito, ginocchio); semimobili (vertebre); fisse (ossa del cranio). Un'articolazione mobile è circondata da una guaina di tessuto connettivo detta capsula articolare che mantiene in posizione le superfici articolari. Queste sono rivestite da cartilagine e immerse nel liquido sinoviale a funzione lubrificante. In base al tipo di tessuto che unisce i segmenti ossei, le articolazioni possono essere distinte in: fibrose, cartilaginee, sinoviali. Lo scheletro Lo scheletro assile forma l'asse del corpo ed è costituito da cranio e cassa toracica; Lo scheletro appendicolare è formato dalle ossa degli arti, dal cinto pelvico e dal cinto scapolare. Sistema muscolare Il sistema muscolare è costituito da 620 muscoli scheletrici che, contraendosi, permettono lo spostamento dei segmenti osseo su cui sono inseriti, e quindi i movimenti. I muscoli sono distinti in lunghi, larghi e brevi. Principali tipi di movimento - Abduzione: allontanamento di un arto dal corpo; - Adduzione: avvicinamento di un arto al corpo; - Flessione: movimento per cui, riducendo l'angolo formato da 2 segmenti osseo contigui, i 2 segmenti si avvicinano; - Estensione: movimento per cui, aumentando l'angolo formato da 2 segmenti ossei, i 2 segmenti si allontanano; - Rotazione. Interazioni tra ossa e muscoli I muscoli scheletrici sono ancorati alle ossa mediante i tendini, strutture elastiche e resistenti costituite di tessuto connettivo contenente collagene. L'estremità del muscolo attaccata all'osso stazionario è chiamata origine; l'estremità attaccata all'osso che si muove durante la contrazione è detta inserzione. I muscoli lavorano in gruppi; il muscolo principale di un certo movimento è detto agonista, mentre i muscoli che collaborano sono detti muscoli sinergisti. Il muscolo che svolge un'azione contraria rispetto a un muscolo agonista, è detto antagonista. Struttura del muscolo e della fibra muscolare Un muscolo è costituito da un fascio di lunghe fibre muscolari. Il citoplasma di ogni fibra contiene le miofibrille, suddivise in unità contrattili dette sarcomeri e circondate dal reticolo sarcoplasmatico, un reticolo endoplasmatico modificato contenente ioni calcio. Il citoplasma della fibra muscolare è detto sarcoplasma, la membrana è chiamata sarcolemma ed è in grado di propagare l'impulso nervoso all'interno della fibra muscolare grazie ad un sistema di tubuli trasversi. Al microscopio, le fibre muscolari appaiono striate a causa della disposizione ordinata delle miofibrille formate da: filamenti spessi (miosina) e filamenti sottili (actina). La striatura della fibra deriva dall'alternanza di bande chiare (bande I) costituite da filamenti sottile e bande scure (bande A) costituite da filamenti sottili e spessi sovrapposti. Sarcomero: unità funzionale del muscolo scheletrico. Meccanismo della contrazione muscolare I filamenti sottili sono costituiti da actina associata ad altre 2 proteine, la troponina e la tropomiosina; i filamenti spessi sono formati da miosina. La contrazione muscolare è dovuta allo slittamento dei filamenti sottili sopra i filamenti spessi, che è reso possibile grazie alla testa della miosina che si aggancia con l'actina. Durante la contrazione, tale scorrimento provoca l'accorciamento del sarcomero. La contrazione muscolare è regolata dagli ioni Ca2. L'arrivo di un impulso nervoso provoca il rilascio di ioni che permettono ai miofilamenti di "agganciarsi", permettendo la contrazione. Se lo stimolo cessa, la miosina si dissocia dal l'actina e il sarcomero torna alla lunghezza originale. La contrazione muscolare che si verifica senza che il muscolo si accorci, mentre aumenta il tono muscolare è detta contrazione isometrica; la contrazione muscolare che determina l'accorciamento del muscolo, mentre non cambia il tono muscolare, è detta contrazione isotonica. Le cellule muscolari ottengono l'energia per la loro funzione principale dall'idrolisi dell'ATP, che è necessaria per attivare la miosina in modo che questa attaccandosi all'actina, permetta lo scorrimento dei filamenti. In caso di sforzo muscolare in condizioni anaerobiche, il muscolo ricava ATP tramite glicolisi. Il prodotto finale di questa via metabolica è l'accumulo di acido lattico nel muscolo, che provoca affaticamento. La mioglobina è una proteina contenuta nei muscoli che trasporta e immagazzina ossigeno, costituendo così una riserva a cui il muscolo può attingere per produrre I'ATP necessaria alla contrazione. Le fibre rosse, formano muscoli che devono sostenere contrazioni prolungate, possiedono un'abbondante vascolarizzazione, oltre a una grande qualità di mitocondri e di mioglobina; le fibre bianche, formano muscoli soggetti a contrazioni rapide e intense, meno vascolarizzate delle fibre rosse, sono povere di mioglobina e di mitocondri. Disturbi dell'apparato locomotore Artrite: infiammazione di un'articolazione; Artrosi: riduzione delle cartilagini articolari; Cifosi: curvatura fisiologica o patologica della colonna vertebrale; Scoliosi; distorsione; ernia del disco; osteoporosi; distrofie muscolari: degenerazione del sistema muscolare. Sistema circolatorio cardiovascolare Questo sistema garantisce la distribuzione a tutte le cellule dell'organismo di ossigeno e sostanze nutritive, l'allontanamento delle sostanze di rifiuto e il trasporto di messaggeri chimici. Cuore Il cuore, detto mediastino, è rivestito da una membrana interna (endocardio) e avvolta da una membrana protettiva esterna (pericardio). Diviso in una parte destra e una parte sinistra, che non comunicano tra loro, è costituito da 4 camere: 2 superiori, dette atri (settori di ricezione); 2 inferiori, dette ventricoli (settori di propulsione). Tra gli atri e ventricoli sono presenti valvole che permettono il flusso del sangue dagli altri ventricoli, ma non viceversa. Valvola tricuspide (dx), tricuspide (sx). Le valvole semilunari sono localizzate nell'aorta e nell'arteria polmonare. Il cuore lotato di contra nvolontar e autoritmica: imolo alla contrazione si origina nel cuore stesso, nel nodo seno-atriale, cioè il pacemaker primario del cuore. Lo stimolo si propaga nel nodo atrio-ventricolare e poi ai ventricoli grazie al fascio di His. Il battito cardiaco consta 2 fasi: fase di diastole, quando il cuore è rilassato e le 4 cavità si riempiono di sangue; fase di sistole quando atri e ventricoli si contraggono. La frequenza delle contrazioni è modulata da fattori nervosi ed endocrini. L'adrenalina e la noradrenalina provocano un aumento della frequenza cardiaca, l'aceticolina rallenta la frequenza. Vasi sanguigni - Le arterie sono i vasi che portano il sangue dal cuore alla periferia; - Le vene sono i vasi che raccolgono il sangue dalla periferia e lo riportano al cuore; - I capillari sono vasi dalle pareti, attraverso il quale i gas respiratori, le sostanze nutritive, gli enzimi e le sostanze di rifiuto possono passare per diffusione. Circolazione sanguigna La circolazione del sangue comprende: - la circolazione sistemica (grande circolazione) il cui percorso del sangue ha origine dal ventricolo sinistro, viene poi immesso nell'aorta e giunge all'attivo destro del cuore mediante la vena cava inferiore e superiore; - la circolazione polmonare (piccola circolazione), che ha inizio dal ventricolo destro del cuore, che pompa nelle arterie polmonari sangue povero di ossigeno. Avvenuti gli scambi, il sangue ossigenato ritorna, grazie alle vene polmonari, all'atrio sinistro. Pressione sanguigna La pressione sanguigna corrisponde alla forza esercitata dal sangue sulle pareti dei vasi sanguigni, generata dall'azione pompante del cuore. In condizioni di pressione arteriosa superiore alla norma si parla di ipertensione; quando i valori sono inferiori di ipotensione. Il sangue Il sangue è costituito da una componente liquida, il plasma, che scambia acqua e soluti con i liquidi interstiziali; e da una componente particolato che comprende diversi tipi cellulari. La composizione del sangue viene mantenuta costante da meccanismi di omeostasi. 13 tipi principali di cellule nel sangue sono: - gli eritrociti, o globuli rossi, responsabili del trasporto di ossigeno. L'emoglobina ne è il principale costituente; - i leucociti, o globuli bianchi, responsabili della risposta immunitaria, si distinguono in: granulociti e monociti dotati di attività fagocitati, linfociti responsabili della risposta immunitaria specifica; - le piastrine sono frammenti cellulari, che rivestono un ruolo importante durante la coagulazione del sangue. L'emopoiesi Le cellule del sangue sono prodotte tramite un processo di emopoiesi. Gli organi emopoietici sono il midollo osseo rosso, il timo e la milza. Tutte le cellule del sangue derivano dalle cellule capostipite che danno origine a 2 linee: linfoide e mieloide. Emoglobina e trasporto dei gas L'ossigeno nel sangue è trasportato principalmente dall'emoglobina, contenuta nei globuli rossi. Scambi di sostanze tra sangue e tessuti Lo scambio di sostanze avviene per diffusione secondo il gradiente di concentrazione e dipende dalla differenza tra la pressione sanguigna e la pressione osmotica del sangue. La pressione idrostatica esercitata dal sangue nel capillare tende a spingere i liquidi verso i spazi interstiziali, la pressione osmotica è, al contrario, maggiore nel sangue rispetto al liquido interstiziale e tende a richiamare liquidi dagli spazi interstiziali, verso l'interno del capillare. Coagulazione del sangue Emostasi: processo che permette di arrestare un'emorragia. La contrazione della parete del vaso stesso rallenta la fuoriuscita di sangue. Le piastrine aderiscono alle fibre di collagene scoperte e liberano sostanze che attirano sul posto altre piastrine, le quali formeranno un coagulo temporaneo. Il coagulo permanente che si formerà successivamente, sarà un reticolo costituito dalla proteina fibrina. Le sostanze liberate dal vado leso, insieme ai fattori liberati dalle piastrine, innescano una serie di reazioni che coinvolgono i fattori coagulanti, che sono presenti nel plasma. Sistema linfatico Il liquido fuoriuscito dai capillari arteriosi, e non assorbito, va a formare la linfa, e torna nel sangue attraverso un secondo sistema circolatorio. Oltre alla funzione di drenaggio del liquido in eccesso, il sistema linfatico ha il compito di trasportare al sangue i grassi assorbito dall'intestino e di collaborare con il sangue alla difesa dell'organismo distribuendo linfociti. I linfonodi sono piccoli organi che filtrano la linfa, ne distruggendo le particelle estranee e la arricchiscono di linfociti. Altri organi coinvolti in tali processo sono: il timo, le tonsille, le placche di Peyer e la milza. La milza agisce da serbatoio e filtro del sangue, partecipa all'emopoiesi e distrugge piastrine e globuli rossi invecchiati. Disturbi dell'apparato cardio-circolatorio e del sangue Anemia: ridotta concentrazione di eritrociti o di emoglobina nel sangue; Aneurisma: dilatazione irreversibile di un tratto di arteria; Aritmia: anomalia del ritmo e della frequenza delle pulsazioni cardiache, dovute ad alterazioni degli impulsi elettrici responsabili delle contrazioni. Arteriosclerosi: ispessimento delle pareti arteriose; Ateriosclerosi: presenza di lesioni accompagnate da notevoli quantità di grassi; Embolia: occlusione di un vaso sanguigni da parte di un corpo estraneo; Ictus: morte improvvisa di parte delle cellule cerebrali; Infarto: necrosi di una parte di un organo in seguito a insufficiente apporto di ossigeno; Ischemia: stato di sofferenza di un tessuto dovuto a insufficiente apporto di ossigeno con il sangue; Ittero: colorazione gialla della cute dovuta all'aumento della birubilina nel sangue; Leucemia: proliferazione incontrollata e conseguente accumulo dei leucociti nel sangue; Shock: condizione caratterizzata da insufficienza circolatoria, con ridotta ossigenazione e sofferenza dei tessuti; Trombosi: formazione di coaguli di sangue all'interno del cuore o dei vasi. Apparato respiratorio Questo apparato ha la funzione di permettere gli scambi gassosi tra l'apparato circolatorio e l'ambiente esterno. L'apparato respiratorio è formato dai polmoni e le vie aeree. Narici -> cavità nasali -> faringe -> laringe (corde vocali) -> trachea -> bronchi, suddivisi in -> bronchioli, che si dilatano a formare gli -> alveoli polmonari. Lo scambio dei gas Lo scambio dei gas tra sangue e polmoni ha luogo a livello dei capillari che circondano gli alveoli polmonari, e avviene per diffusione secondo gradiente. Ventilazione polmonare La differenza tra la pressione nello spazio infrapleurico e quella all'interno dei polmoni mantiene i polmoni espansi, impedendo loro di collassare. La ventilazione polmonare è articolata in inspirazione ed espirazione. Controllo della ventilazione La ventilazione è regolata dai neuroni dei centri respiratori, la cui attività viene modulata in base ai segnali provenienti da chemiorecettori. I chemiorecettori rispondono a variazioni della concentrazione di ossigeno e anidride carbonica determinando una modifica della frequenza respiratoria. Disturbi dell'apparato respiratorio Asma bronchiale: malattia infiammatoria cronica con predisposizione genetica; Enfisema: patologia polmonare caratterizzata da un aumento degli spazi che contengono aria, è causata dalla perdita di elasticità delle pareti degli alveoli; Pleurite: infiammazione della pleura; Sinusite: infezione che colpisce le mucose che rivestono i seni paranasali, causata da virus o batteri. Apparato digerente L'apparato digerente è il complesso di organi adibiti alla masticazione del cibo, alla degradazione delle grosse molecole e al loro assorbimento. Bocca La bocca è il primo tratto dell'apparato digerente. La digestione meccanica consiste nelle rottura delle grosse particelle di cibo in piccoli pezzi, la digestione chimica trasforma le macromolecole in molecole grazie agli enzimi digestivi. In bocca, la digestione chimica è operata dalla saliva, prodotta dalle ghiandole salivari. Denti I denti sono impiantati negli alveoli dentari. Ogni dente è formato da: corona, colletto e radice. La corona, la parte visibile del dente, è costituita da uno strato di smalto, un riempimento di dentina e una polpa centrale di tessuto connettivo. Il colletto è la zona di raccordo tra corona e radice. Struttura del tubo digerente - tonaca mucosa, formata da tessuto epiteliale, uno strato connettivo ed uno muscolare; - tonaca sottomucosa, strato di connettivo; - tonaca muscolare, 2 strati di muscolatura liscia; Peritoneo e mesenteri Il peritoneo è un sottile strato di tessuto, formato da due foglietti, parietale e viscerale. Stomaco Lo stomaco è un ampio sacco muscolare che accumula il cibo e ne inizia la digestione. Il passaggio esofago-stomaco è regolato da una valvola detta cardias; il passaggio stomaco-duodeno dal piloro. L'interno dello stomaco contiene ghiandole gastriche e quelle piloriche. - Ghiandole gastriche: cellule principali, cellule parietali e cellule mucose. - le cellule principali secernano il pepsinogeno, la forma inattiva dell'enzima pepsina; ellule parietali secernono acido cloridrico che uccide i batteri; - le - le cellule mucose producono muco, che ha la funzione di proteggere le pareti dello stomaco - Le ghiandole piloriche producono l'ormone gastrina, che favorisce la contrazione muscolare dello stomaco. Chimo -> liquido brodoso acido formato da una miscela di cibo parzialmente digerito e succo gastrico. Intestino Intestino tenue Nell'intestino tenue si completa la digestione e ha luogo l'assorbimento del materiale digerito. È caratterizzato dalla presenza di numerose estroflessioni della parete dette villi intestinali. È diviso in 3 sezioni: duodeno, digiuno, ileo. Il duodeno è la porzione dell'intestino e dell'intero apparato digerente che sostiene la maggior parte della digestione. La bile è un fluido basico che tiene accumulato concentrato nella cistifellea e da qui riversato nel duodeno. Intestino crasso L'intestino crasso è la porzione del tubo digerente in cui si accumulano i prodotti non digeriti e in cui ha luogo il riassorbimento dell'acqua e dei sali ancora contenuti nel materiale proveniente dal tenue. Riepilogo della digestione - la digestione dei carboidrati inizia in bocca per azione della ptialina, si interrompe nello stomaco, riprende e si completa nel duodeno; - la digestione delle proteine inizia nello stomaco per opera della pepsina e termina nel duodeno; - la digestione dei grassi ha luogo solo nel duodeno. Fegato Il fegato riveste un ruolo fondamentale nella digestione del cibo producendo la bile. Gli alimenti Macroalimenti lipidi, carboidrati, proteine; Microalimenti = sali minerali, vitamine. Sono definiti essenziali quelle sostanze che l'organismo umano non è in grado di sintetizzare e devono quindi essere assunte con gli alimenti. Le vitamine sono molecole organiche spesso precursori o componenti di coenzimi. Disturbi dell'apparato digerente Calcoli biliari: massarelle dure che si possono formare nella cistifellea o nelle vie biliari; Celiachia: intolleranza al glutine; Cirrosi epatica: patologia del fegato che altera l'organo e provoca la morte delle cellule epatiche. La malattia può derivare da un consumo eccessivo di alcol, o essere la conseguenza dell'epatite B; Diarrea: produzione di abbondanti feci liquide; Dispepsia: disturbi digestivi generici, che compaiono dopo i pasti; Gastrite: infiammazione della mucosa gastrica; Peritonite: infiammazione del peritoneo causata da agenti infettivi; Ulcera gastrica: lesione della mucosa gastrica dovuta all'azione dei succhi gastrici. Apparato escretore Questo sistema svolge 2 importanti funzioni: - collabora all'omeostasi, cioè al mantenimento di caratteristiche costanti all'interno dell'organismo; - provvede all'escrezione, cioè alla rimozione dei prodotti di rifiuto. Gli organi principali di questo apparato sono i reni. Un rene è costituito da molte unità escretrici, dette nefroni, disposto in modo che si possa riconoscere una parte periferica dell'organo, detta corteccia, e una parte midollare, detta sostanza midollare. Funzionamento del rene La formazione dell'urina è dovuta a processi di filtrazione, riassorbimento e secrezione che avvengono lungo il nefrone. Regolazione della funzione renale La formazione dell'urina è soggetta a controllo ormonale. I principali responsabili di tale regolazione sono gli ormoni aldosterone e vasopressina. Apparato riproduttore maschile L'apparato comprende i testicoli, in cui vengono prodotti gli spermatozoi e le vie spermatiche. I testicoli contengono i tubuli seminiferi e le cellule interstiziali, che secernono il testosterone e altri ormoni sessuali maschili. I testicoli sono alloggiati nello scroto. Apparato riproduttore femminile I gameti femminili sono cellule uovo (ovociti), prodotti nelle ovaie. Ogni ovaia è costituita da numerosi follicoli oofori, piccoli ammassi di cellule che oltre a proteggere le cellule uovo immature, producono ormoni sessuali detti estrogeni. Ogni ovaia comunica con la tuba di Falloppio, nella quale è rilasciata ogni mese una cellula prodotta dall'ovaia. L'utero è un organo costituito da uno strato muscolare, detto miometrio, e da una mucosa interna, detta endometrio. La porzione inferiore dell'utero, detta cervice (o collo), si apre nella vagina. Il ciclo ovarico un processo ciclico di maturazione delle cellule uovo, che può essere diviso in 4 fasi: fase follicolare, ovulazione, fase luteica, mestruazione. Fecondazione Lo spermatozoo, raggiunto la cellula uovo, attraversa due strati protettivi, la corona radiata e la zona pellucida. Questa digestione prende il nome di reazione acromosiale e dà inizio a una serie di reazioni che portano alla formazione di una membrana disomiale. L'ingresso dello spermatozoo nella cellula uovo permette il completamento della meiosi II, che ha luogo se si verifica la fecondazione. Placenta e annessi embrionali Durante lo sviluppo embrionale dei vertebrati amnioti si formano delle membrane con funzione di protezione e nutrizione per l'embrione: l'amnios, che contiene il liquido amniotico; il corion, dal quale si genera la placenta; il sacco vitellino. Disturbi dell'apparato uro-genitale Criptorchidismo: mancata discesa del testicolo; Endometriosi: presenza di endometrio al di fuori della normale sede, per esempio nelle ovaie, nelle tube di Falloppio...; Glomerulonefrite: processo infiammatorio a carico dei glomeruli genitali; Sterilità. Sistema nervoso Il sistema nervoso comprende delle strutture che permettono al l'organismo di ricevere informazioni dall'ambiente, di elaborarle, e di trasmettere risposte appropriate agli organi effettori. Sinapsi i neuroni trasmettono il segnale ad altre cellule attraverso strutture specializzate dette sinapsi chimiche. Organizzazione del sistema nervoso Il sistema nervoso centrale, formato dall'encefalo e dal midollo spinale, raccoglie le informazioni sensoriali, le integra ed elabora le risposte; il sistema nervoso periferico, formato da nervi e gangli, collega il sistema nervoso centrale con il resto del corpo. I principali neurotrasmettitori: aceticolina, aspartato, glutammato, glicina, GABA, dopamina, serotonina... Encefalo - Tronco cerebrale, filtra l'informazione proveniente dal sistema nervoso periferico; - cervelletto, responsabile della coordinazione involontaria dei movimenti; - talamo, centro d smistamento e controllo delle informazioni scambiate tra midollo spinale e cervello; - ipotalamo, responsabile del controllo di numerosi funzioni tra cui la temperatura corporea, il bilancio idrico, le funzioni sessuali; - il cervello, struttura dove giungono le informazioni sensitive e sono elaborate le risposte motorie di tipo volontario. Il cervello è suddiviso in emisfero destro e sinistro, collegato tra loro grazie al corpo calloso (fibre nervose). Ogni emisfero comprende 4 lobi: frontale, parietale, temporale e occipitale. La superficie del cervello, la corteccia cerebrale è la regione più recente dal punto di vista evolutivo. Midollo spinale Il midollo spinale è un cilindro di tessuto nervoso, attraversato da un canale centrale, racchiuso nella colonna vertebrale; contribuisce la connessione fra il sistema nervoso periferico e l'encefalo. I riflessi In risposta ad alcuni stimoli, l'organismo ha sviluppato i riflessi: semplici movimento stereotipati che non richiedono l'intervento del SNC. Sistema nervoso periferico Il sistema nervoso periferico è formato dai recettori sensoriali che raccolgono informazioni sull'ambiente, dai nervi che collegano i recettori al SNC e dai nervi che collegano il SNC agli effettori. I nervi vengono distinti in nervi sensitivi, nervi motori e nervi misti. Dal punto di vista anatomico, distinguiamo i nervi cranici e i nervi spinali. Sistema nervoso autonomo Il sistema nervoso autonomo (o sistema neurovegetativo) contribuisce a mantenere l'omeostasi tramite meccanismi riflessi, controlla le ghiandole e la muscolatura involontaria. Questo sistema comprende 2 componenti: l'ortosimpatico, responsabile dello stato di allerta, mobilita le risorse dell'organismo in risposta alle sollecitazioni ambientali; il parasimpatico adegua l'organismo alle condizioni di riposo. La psiconeuroimmunologia è la disciplina che studia le relazioni fra il sistema endocrino, il sistema nervoso e l'immunitario. Le sostanze psicoattive sono sostanze, che influendo sul SNC, alterano lo stato di allerta della coscienza o il comportamento. L'occhio L'occhio ha la funzione di captare i segnali luminosi e di trasformarli in segnali nervosi. È coperto da uno strato epidermico, detto sclera. Anteriormente si trova la cornea attraverso la quale i raggi luminosi entrano nell'occhio. I raggi attraversano l'umor acqueo ed entrano all'interno dell'occhio attraverso pupilla. L'iride è un muscolo pigmentato. Più internamente si trova una lente biconvessa, il cristallino, che costituisce il sistema di messa a fuoco dell'occhio. Infine la retina, la superficie fotosensibile dell'occhio, è costituita da 3 strati cellulari. Orecchio L'orecchio ha il compito di captare le onde sonore, trasformandole in impulso nervoso. Esso è costituito dall'orecchio esterno, che ha la funzione di convogliare le onde acustiche verso il timpano, membrana che vibra con la stessa frequenza delle onde che la colpiscono e trasmette vibrazioni all'orecchio medio; e dall'orecchio interno. Recettori tattili La nostra pelle è ricca di recettori capaci di fornire sensazioni tattili. Questi recettori sono costituiti dalle terminazioni neuronali di nervi cranici o spina Recettori del gusto e dell'olfatto La percezione del sapore e degli odori dipende da chemiorecettori. Sulla lingua sono presenti le papille gustative, su cui sono situati i bottoni gustativi. Nell'epitelio olfattivo delle fosse nasali sono presenti le cellule nervose olfattive, dette bastoncelli olfattivi. Disturbi del sistema nervoso e degli organi di senso Cataratta: alterazione del cristallino che si opacizza e non permette più il passaggio dei raggi luminosi; Encefalite: processo infiammatorio che colpisce l'encefalo; Epilessia: malattia neurologica caratterizzata da un'alterazione dell'attività elettrica cerebrale; Morbo di Parkinson: degenerazione delle strutture del sistema nervoso centrale, responsabili del controllo dei movimenti; Morbo di Alzheimer: malattia degenerativa che si manifesta con perdita progressiva della memoria e delle capacità intellettive; Spina bifida: malformazione che interessa il sistema nervoso e consiste nella mancata saldatura delle vertebre; Meningite: malattia infiammatoria che colpisce le meningi. Sistema endocrino Il corretto esplicarsi di tutte le funzioni di un organismo è assicurato dall'interazione tra il sistema nervoso e il sistema endocrino, che controlla i processi metabolici, l'accrescimento, la maturazione sessuale... Il sistema endocrino è formato dalle ghiandole endocrine e dalle sostanze da esse prodotte e immesse nel circolo sanguigno: gli ormoni, che raggiungono cellule e organi distanti ed esercitano su di essi una funzione. Le principali ghiandole endocrine sono: - l'ipofisi, che regola l'attività di molte ghiandole ed è controllata dal sistema nervoso; - la tiroide, ghiandola situata alla base del collo; - le paratiroidi, piccole ghiandole poste sulla superficie posteriore della tiroide; - le ghiandole surrenali, situate sulla sommità dei reni; - le gonadi, che producono gameti e contengono le cellule responsabili della produzione degli ormoni sessuali; - le isole di Langerhans del pancreas; - l'epifisi, che produce melatonina. Il pancreas Le isole di Langerhans, massarelle formate da cellule endocrine, sono formate da 2 tipi di cellule principali: - le cellule alfa secernono glucagone, ormone che fa aumentare il livello di glucosio nel sangue favorendo la demolizione del glicogeno e la trasformazione degli aminoacidi in glucosio; - le cellule beta secernono l'insulina, che favorisce l'assorbimento del glucosio da parte delle cellule, la sintesi di glicogeno a partire dal glucosio e la sintesi dei grassi. Gli ormoni dello stress come il cortisolo, l'adrenalina, il glucagone... Innalzano il tasso di glucosio nel sangue. L'insulina invece permette di abbassare la glicemia. Disturbi del sistema endocrino - Il diabete insipido è una malattia caratterizzata dall'eliminazione di abbondante urina, a causa di patologie dell'ipotalamo e dell'ipofisi; - il diabete mellito, si manifesta con l'incapacità di regolare il tasso di glucosio nel sangue; - morbo di basedow, malattia caratterizzata da un aumento dell'attività tiroidea. Sistema immunitario Il sistema immunitario comprende le cellule e gli organi responsabili dei meccanismi che l'organismo mette in atto per difendersi nei confronti di virus, batteri e altri agenti estranei. Le reazioni di difesa che si attivano nei confronti di qualsiasi agente estraneo sono dette aspecifiche; quelle mirate contro un particolare invasore sono dette specifiche. Nel primo caso si parla di immunità innata, nel secondo di immunità acquisita. Immunità innata Le prime barriere che l'organismo oppone all'ingresso di microorganismi estraneo sono di tipo fisico e chimico. - Lisozima, enzima atto a demolire la parete cellulare di molti batteri; - Fagociti, globuli bianchi capaci di inglobare per fagocitosi, i batteri; - I linfociti NK, cellule che distruggono le cellule dell'organismo infette da virus e le cellule tumorali; - Complemento; - Interferoni, sostanze ad azione antivirale. Immunità acquisita Quando la risposta aspecifica non è sufficiente per bloccare l'infezione, entrano in gioco le cellule responsabili della risposta immunitaria specifica. Si dice antigene qualsiasi macromolecola estranea all'organismo, la cui configurazione innesca una risposta immunitaria. - Macrofagi; - Linfociti B; - Linfociti T (T helper, T killer, T soppressori)( - Linfociti della memoria. La milza è coinvolta nell'attività immunitaria perché filtra e ripulisce il sangue, controllando la presenza di agenti patogeni e particelle estranee. L'immunità acquisita è dotata di 2 caratteristiche: la specificità, ovvero la capacità di discriminare in modo specifico tra componenti proprie e sostanze estranee all'organismo; e la memoria, cioè la capacità di rispondere in modo più rapido nel caso in cui lo stesso antigene si ripresenti una seconda volta. Risposta immunitaria primaria vs secondaria Quando il sistema immunitario incontra un antigene per la prima volta, reagisce attivando una risposta immunitaria primaria; la risposta immunitaria secondaria è molto più rapida, è sufficiente una minore quantità di antigene per indurla, e viene prodotta una maggiore quantità di anticorpi. Vaccinazione e sieroterapia Una vaccino è una preparazione formata da microrganismi patogeni morti o resi innocui, che viene somministrata per attivare nell'organismo una risposta immunitaria e conferire resistenza alla malattia provocata dagli stessi microrganismi. Se un'infezione è già in atto, può essere somministrato un siero, cioè una preparazione contenente anticorpi contro l'antigene responsabile della malattia. La sieroterapia è detta immunizzazione passiva; la vaccinazione immunizzazione attiva. Disordini del sistema immunitario Quando il sistema immunitario considera alcune proteine dell'organismo come sostanze estranee e produce quindi anticorpi contro le proprie cellule, si ha una malattia autoimmune. Un'altra forma di anomalia è quella delle allergie, un fenomeno per cui l'organismo scatena una risposta immunitaria contro sostanze normalmente innocue. Malattie Una malattia rappresenta un'alterazione della struttura e delle normali condizioni di funzionamento di un organismo. Le malattie possono essere infettive o parassitarie. AIDS L'AIDS è un insieme di malattie causate dal virus HIV. Questo virus infetta i linfociti e i macrofagi; dopo il momento dell'infezione, il virus inizia una lunga fase di persistenza nell'organismo senza dare sintomi evidenti, anche se il numero di linfociti T circolanti nel sangue decresce. Quando il numero di linfociti diventa insufficiente, si ha una generale compromissione del sistema immunitario. Tumori Un tumore è una massa di tessuto che si origina in seguito a processo di divisione cellulare che procedono senza scopo né controllo. Un tumore benigno è formato da cellule proliferate in modo anomalo che però mantengono le caratteristiche istologiche del tessuto che le ha originate; un tumore maligno (o cancro) è formato da cellule non differenziate, che hanno perso le caratteristiche del tessuto di origine, si dividono rapidamente e possono spostarsi andando a generare tumori in altri punti dell'organismo.