Cristina Cavazzuti
Daniela Damiano
Biologia
Cavazzuti, Damiano, Biologia © Zanichelli editore 2015
Capitolo 9 Regolazione dell’ambiente
interno e riproduzione
1. Il sistema endocrino
2. La funzione renale
3. L’apparato riproduttore
4. La fecondazione e lo sviluppo
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Lezione 1
Il sistema endocrino
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1. Il sistema endocrino affianca il sistema
nervoso nel regolare le funzioni
dell’organismo
Il sistema endocrino è costituito da una serie di ghiandole e cellule
capaci di secernere messaggeri chimici chiamati ormoni.
Gli ormoni vengono riversati nel sangue e trasportati in tutto il corpo fino
alle cellule bersaglio dove provocano un effetto specifico (es. la
produzione di un enzima). Sistema endocrino e sistema nervoso
interagiscono fra loro: infatti utilizzano messaggeri comuni, come
l’adrenalina, e una parte del sistema nervoso, l’ipotalamo, regola l’attività
della ghiandola ipofisi.
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1. Il sistema
endocrino
affianca il
sistema nervoso
nel regolare le
funzioni
dell’organismo
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2. I due tipi di ormoni, steroidei e non
steroidei, agiscono in modo differenziato
Gli ormoni si distinguono in:
• ormoni steroidei, derivano dal colesterolo, sono liposolubili e possono
entrare facilmente nella cellula, dove si legano al recettore citoplasmatico
specifico formando il complesso ormone-recettore che può penetrare nel
nucleo;
• ormoni non steroidei, hanno natura idrofila e non possono entrare
liberamente nelle cellule; i recettori si trovano nella membrana della
cellula, pertanto un ormone idrosolubile può agire solo su cellule che
presentano il suo recettore di membrana specifico; nella maggior parte
dei casi sono amminoacidi ramificati.
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2. I due tipi di ormoni, steroidei e non
steroidei, agiscono in modo differenziato
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3. La produzione degli ormoni e la loro
regolazione sono fondamentali per
l’omeostasi
L’omeostasi è la tendenza dell’organismo a mantenere uno stato
stazionario, che si realizza grazie all’interazione tra recettori, sistema
nervoso e sistema endocrino. I recettori monitorano e registrano diversi
parametri, trasmettendo informazioni all’encefalo che a sua volta invia
istruzioni agli organi effettori, tra cui le ghiandole endocrine, affinché, in
caso di variazioni, agiscano di conseguenza. La produzione ormonale è
generalmente controllata attraverso meccanismi di feedback negativo,
che inibiscono l’attività di una ghiandola endocrina, ma esistono anche
meccanismi di feedback positivo che amplificano la risposta ormonale.
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4. L’ipotalamo controlla l’attività di molte
ghiandole endocrine e regola la
temperatura corporea
L’ipotalamo è una piccola regione dell’encefalo che rappresenta il
collegamento principale tra il sistema nervoso e quello endocrino;
contiene cellule neurosecretrici che sintetizzano diversi ormoni.
Gli ormoni ipotalamici dirigono l’attività di varie ghiandole endocrine, in
particolare dell’ipofisi. Questa è formata da:
• neuroipofisi: ha la funzione di secernere e immagazzinare due ormoni
prodotti dall’ipotalamo, l’ossitocina e l’ormone antidiuretico;
• adenoipofisi: sintetizza e secerne ormoni che regolano diverse attività
fisiologiche, come l’ormone della crescita.
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4. L’ipotalamo controlla l’attività di molte
ghiandole endocrine e regola la
temperatura corporea
L’ipotalamo tiene
sotto controllo
anche la
temperatura del
sangue.
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5. La tiroide e le paratiroidi regolano la
concentrazione di ioni nel sangue
La tiroide è una ghiandola a
forma di farfalla situata sotto
la faringe. Produce gli ormoni:
• tiroxina e triiodiotironina,
che esercitano i loro effetti in
tutto il corpo aumentando la
velocità del metabolismo
basale dell’organismo;
• calcitonina che diminuisce i
livelli di ioni calcio nel sangue.
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5. La tiroide e le paratiroidi regolano la
concentrazione di ioni nel sangue
Le ghiandole paratiroidi secernono l’ormone paratiroideo o PTH, che
regola i livelli di CA2+, Mg2+ e HPO42- nel sangue.
Il PTH agisce sull’attività dei reni, stimolando la formazione dell’ormone
calcitriolo, la forma attiva della vitamina D.
In conclusione, la tiroide e le ghiandole paratiroidi regolano con
meccanismo a feedback negativo la concentrazione degli ioni calcio nel
sangue, in modo che la sua variazione sia limitata.
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5. La tiroide e
le paratiroidi
regolano la
concentrazione
di ioni nel
sangue
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6. La parte endocrina del pancreas regola la
glicemia
Il pancreas è una ghiandola che produce enzimi che riversa nell’intestino
crasso.
Oltre ad una funzione esocrina ha anche una funzione endocrina con
la secrezione di glucagone e insulina, che regolano la glicemia,
ovvero la concentrazione di glucosio nel sangue. Questa funzione è
svolta da un gruppo di cellule chiamate isole di Langerhans.
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6. La parte endocrina del pancreas regola la
glicemia
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7. Le ghiandole surrenali si attivano in
situazioni di stress
Le ghiandole surrenali, situate sopra i reni, sono formate da una zona
corticale, esterna, e da una midollare, interna.
La parte midollare secerne ormoni, come l’adrenalina e la noradrenalina,
che aiutano l’organismo a reagire prontamente alle reazioni di stress.
La parte corticale secerne ormoni corticosteroidi, anche questi coinvolti
nelle risposte a situazioni di stress, ma di tipo di più lento e prolungato.
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8. Le gonadi producono gli ormoni sessuali
Le gonadi sono gli organi che producono i gameti: gli spermatozoi nei
maschi e le cellule uovo nelle femmine.
• Le gonadi femminili, le ovaie, sono organi di forma ovale che
producono gli ormoni sessuali femminili, estrogeni e progesterone.
Questi, insieme a FSH e LH, regolano il ciclo mestruale e sostengono la
gravidanza.
• Le gonadi maschili sono i testicoli, che si trovano nello scroto.
Producono il testosterone, principale ormone sessuale maschile, che
regola anche la produzione di spermatozoi.
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Lezione 2
La funzione renale
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9. L’equilibrio idrico e l’escrezione sono
regolati dai reni
I reni sono organi che si occupano di mantenere costanti la composizione
e il volume dei liquidi corporei, eliminando le sostanze di rifiuto prodotte
dalla demolizione dei nutrienti, in particolare i composti azotati come
l’ammoniaca, sotto forma di urina.
I reni sono composti da una zona corticale esterna e una midollare
interna. Ogni rene è costituito da unità funzionali dette nefroni. Da ogni
rene parte un condotto, l’uretere, che convoglia l’urina nella vescica,
serbatoio in cui si ferma l’urina prima di essere espulsa attraverso l’uretra.
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9. L’equilibrio idrico e l’escrezione sono
regolati dai reni
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10. La formazione dell’urina avviene in tre
fasi: filtrazione, riassorbimento e secrezione
Filtrazione: le pareti dei capillari
del glomerulo e la capsula di
Bowman filtrano il sangue
formando il filtrato glomerulare.
Riassorbimento: nel tubulo
renale viene riassorbita la
maggior parte dell’acqua e dei
soluti utili.
Secrezione: passano nel filtrato
le sostanze tossiche e di rifiuto.
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10. La formazione dell’urina avviene in tre
fasi: filtrazione, riassorbimento e secrezione
Al termine delle tre fasi, il filtrato passa nel dotto collettore e
diventa urina. L’ormone antidiuretico ADH, rilasciato dall’ipofisi,
regola l’escrezione e favorisce un ulteriore riassorbimento d’acqua
in caso di necessità.
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11. I reni e l’equilibrio di acidi e basi nel
sangue
Oltre a regolare il bilancio idro-salino e ad espellere rifiuti azotati, i reni
regolano la concentrazione degli ioni idrogeno nel mantenimento
dell’omeostasi.
Nel sangue esistono sistemi tampone, costituiti da ioni bicarbonato
che limitano in piccola misura le variazioni del pH.
Un tampone è una sostanza o una miscela di sostanze che possono
neutralizzare almeno in parte l’effetto di acidi e basi. I reni collaborano
a mantenere stabile il pH del sangue regolando l’escrezione o il
riassorbimento di ioni bicarbonato o idrogeno.
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Lezione 3
L’apparato riproduttore
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12. Le gonadi producono i gameti
I gameti, o cellule sessuali, sono cellule specializzate che contengono
la metà esatta del numero di cromosomi tipico della specie.
Durante un processo chiamato fecondazione, un gamete maschile, lo
spermatozoo si unisce ad un gamete femminile, la cellula uovo. Si forma
lo zigote, ossia la prima cellula da cui si svilupperà un individuo.
I gameti sono prodotti nelle gonadi, i testicoli nell’uomo, le ovaie nella
donna. Gli organi genitali, il pene e la vagina, consentono la riproduzione.
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13. L’apparato riproduttore maschile
L’apparato riproduttore maschile è formato da: testicoli; vie genitali
(epididimo, dotto deferente e uretra); ghiandole annesse (vescicole
seminali, prostata, ghiandole bulbouretrali); genitali esterni (scroto e pene).
I testicoli contengono i tubuli seminiferi che producono gli spermatozoi.
Questi maturano poi nell’epididimo, un condotto collegato al dotto
deferente, a sua volta confluente nell’uretra. Attraverso l’uretra, che sale
lungo il pene, vengono espulsi, separatamente, sia lo sperma sia l’urina.
Attraversando il dotto deferente, gli spermatozoi si arricchiscono di alcune
sostanze prodotte dalle vescicole seminali, dalla prostata e dalle ghiandole
bulbouretrali. Si forma così lo sperma.
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13. L’apparato riproduttore maschile
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13. L’apparato riproduttore maschile
La testa dello spermatozoo
contiene il nucleo aploide ed è
avvolta dall’acrosoma, utile per
forare la cellula uovo, mentre il
colletto contiene i mitocondri che
forniscono energia.
Nell’epididimo, le cellule del Sertoli sostengono,
proteggono e nutrono le cellule da cui si formano gli
spermatozoi, mentre fra i tubuli seminiferi le cellule
del Leydig secernono testosterone.
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14. L’apparato riproduttore femminile
L’apparato riproduttore femminile comprende: vulva, vagina, ovaie,
tube di Falloppio, utero.
La vulva costituisce la parte esterna dei genitali femminili, ovvero della
vagina. Nella vagina, che ha un ambiente acido in grado di neutralizzare
eventuali microrganismi, si riversa lo sperma. La vagina costituisce
anche il canale del parto. Le ovaie producono le cellule uovo e diversi
ormoni. Da ogni ovaia parte una tuba di Falloppio, in cui viaggia l’oocita
dopo la maturazione e dove avviene la fecondazione. L’utero si prepara
a ospitare l’eventuale gravidanza; se la fecondazione non avviene,
l’endometrio, lo strato mucoso che ne costituisce la parete, si sfalderà
nella mestruazione.
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14. L’apparato riproduttore femminile
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15. La pubertà segna l’inizio dello sviluppo
sessuale
La pubertà è la fase della vita in cui compaiono i caratteri sessuali
secondari.
Il fattore di rilascio delle gonadotropine, secreto dall’ipotalamo, avvia lo
sviluppo stimolando l’ipofisi a rilasciare l’ormone luteinizzante (LH) e
l’ormone follicolo-stimolante (FSH). Nei maschi LH e FSH stimolano la
produzione di spermatozoi e di androgeni; nelle femmine, la produzione
di estrogeni e la maturazione dell’ovaio che si manifesta con la comparsa
delle mestruazioni.
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16. L’ovulazione e il ciclo mestruale
L’insieme degli eventi che
portano alla maturazione
di una cellula uovo
costituisce il ciclo
ovarico, mentre le
modificazioni uterine che
si verificano
contemporaneamente
sono dette nel complesso
ciclo mestruale.
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16. L’ovulazione e il ciclo mestruale
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Lezione 4
La fecondazione e lo
sviluppo
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17. La maturazione dei gameti nell’uomo e
nella donna
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18. All’interno della cellula uovo riesce a
penetrare un solo spermatozoo
La fusione dei due nuclei costituisce il
momento della fecondazione. Subito
dopo l’ingresso dello spermatozoo, il
processo meiotico si completa. Lo
zigote ha 46 cromosomi.
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19. L’embrione si impianta nell’utero e
viene nutrito dalla placenta
La fecondazione
avviene
solitamente nella
parte alta
dell’ovidotto,
mentre
l’impianto
dell’embrione
nell’utero si
verifica solo 6-8
giorni dopo.
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19. L’embrione si impianta nell’utero e
viene nutrito dalla placenta
La cellula iniziale va incontro a molte divisioni mitotiche, diventa morula
e successivamente blastocisti. Nei primi stadi dello sviluppo le cellule
dell’embrione sono totipotenti, si possono differenziare in qualsiasi
tessuto. La morula può dar vita a due masse embrionali distinte, che si
svilupperanno in gemelli monozigoti. Nel momento dell’impianto,
l’embrione penetra nella parete uterina formando i villi coriali. Inizia la
gravidanza. A due settimane dall’impianto si ha la formazione del sacco
amniotico, una membrana che protegge l’embrione durante tutto il suo
sviluppo; dopo tre settimane si è formata la testa, si sviluppa il cervello,
inizia a battere il cuore. A tre mesi l’organogenesi si è completata, si
parla di feto.
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19. L’embrione si impianta nell’utero e
viene nutrito dalla placenta
Entro il terzo mese si è formata anche la
placenta a partire dai villi coriali.
È attraverso il cordone
ombelicale, che collega la
placenta al feto,
che avvengono gli scambi tra
sangue fetale e sangue materno.
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20. Durante gli ultimi mesi di gravidanza
nell’utero si completa lo sviluppo del feto
Nel secondo semestre di gravidanza il feto
si accresce triplicando le sue dimensioni.
Le ultime strutture che giungono a
maturazione sono i polmoni. Durante le
ultime settimane di gestazione, viene
prodotto dalle cellule polmonari il
surfattante, che tiene aperti gli alveoli e
prepara il feto alla respirazione.
Nell’ultimo trimestre il feto si posiziona a testa
in giù. Poco prima del parto le contrazioni
uterine aumentano.
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21. Il parto è stimolato dalla produzione di
ossitocina, che innesca le contrazioni
uterine
Il parto avviene circa 39 settimane dopo la fecondazione e può
essere suddiviso in due parti:
• il travaglio: la cervice si dilata grazie a contrazioni sempre più forti;
• l’espulsione: la testa del bambino si insinua nel canale vaginale e il
piccolo viene alla luce.
Dopo il parto, il bambino inizia a respirare autonomamente e il
cordone ombelicale viene reciso. Il secondamento è l’espulsione della
placenta e delle membrane fetali dal corpo della madre e avviene
entro un’ora dal parto.
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22. La contraccezione serve a evitare
gravidanze indesiderate
La contraccezione può avvenire o attraverso l’assunzione di ormoni che
impediscono l’ovulazione oppure con l’utilizzo di sistemi meccanici di
barriera o sistemi chirurgici.
I metodi ormonali inibiscono l’ovulazione e consistono nella
somministrazione di estrogeni e progestinici (in pillola, cerotto o anello
vaginale).
I metodi meccanici contrastano la fecondazione; si tratta di preservativo,
diaframma e cappuccio cervicale.
I metodi chirurgici sono del tutto sicuri ma irreversibili; si tratta della
vasectomia e della legatura delle tube.
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22. La contraccezione serve a evitare
gravidanze indesiderate
I metodi naturali consentono di individuare il
periodo fertile della donna attraverso alcuni
indicatori e, pertanto, consistono nell’evitare
i rapporti sessuali durante quel periodo.
I metodi post-concezionali impediscono
l’impianto dello zigote nell’utero; si tratta
della spirale e della pillola del giorno dopo.
Infine, il coito interrotto consiste nell’estrazione del pene dalla vagina
prima dell’eiaculazione, ma è un metodo poco sicuro.
I numeri nella tabella indicano le percentuali
di gravidanze indesiderate.
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23. Le malattie a trasmissione sessuale
Le malattie a trasmissione sessuale, o malattie veneree, sono provocate
da batteri, virus o piccoli parassiti che si possono trasmettere con
l’attività sessuale.
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