ENERGIA E METABOLISMO

Energia e metabolismo

La circolazione sanguigna

Il sangue è il mezzo di trasporto di tutte le molecole da quelle nutritive a quelle respiratorie ai rifiuti dell'organismo, agli anticorpi, gli enzimi, gli ormoni ecc..

Il sangue

L'uomo medio possiede circa 6 litri di sangue, 8% del suo peso corporeo. Il 60% di questo è composto dal plasma (liquido lierino composto al 90% di acqua), l'altro 40% sono i globuli rossi, i globuli bianchi e le piastrine.

Plasma

Ad eccezione dell'ossigeno e dell'anidride carbonica trasportati dall'emoglobina, tutte le altre molecole vengono trasportate disciolte nel plasma. Disciolte si trovano anche delle proteine che hanno il compito di aumentare il potenziale osmotico del sangue (così da impedire una perdita di liquido verso i tessuti) inoltre esse trasportano ioni, grassi, colesterolo e altre molecole insolubili.

Vi sono tre categorie di proteine importanti: albumina (mantiene il potenziale osmotico), fibrinogeno (funzione coagulante del sangue), e le globuline (responsabili del sistema immunitario).

Globuli Rossi

I globuli rossi sono cellule in cui il nucleo e gli altri corpuscoli cellulari sono stati espulsi o eliminati. Il globulo contiene solo emoglobina e in caso di danni è incapace di auto-ripararsi a causa della sua mancanza di strutture. La vita di un globulo rosso dura circa 120-l30 giorni. Il tasso di ricambio dei globuli rossi è di circa 2 milioni al secondo.

Globuli bianchi

La quantità di globuli bianchi è circa 1000 volte inferiore di quella dei globuli rossi. Essi non contengono emoglobina e hanno un nucleo. Essi hanno un ruolo fondamentale nella risposta immunitaria. Hanno infatti la possibilità di migrare anche nei liquidi interstiziali. Essi sono pseudopodi e fagocitari e sono creati nel midollo osseo e nella milza.

Piastrine

Questi dischi ovali sono parti di citoplasma entro involucri più grandi di una cellula normale. Essi sono sacchetti di risorse chimiche che promuovono la coagulazione del sangue e riparano le rotture dei vasi sanguigni.

Coagulazione del sangue

La coagulazione del sangue è un fenomeno molto complesso che avviene quando il plasma viene a contatto con una molecola nota come fattore tissutale che si trova sulla superficie esterna di molti tipi diversi di cellule ma non su quelle del rivestimento interno dei vasi sanguigni.

La molecola che inizia il coagulamento è la tromboplastina che trasforma la protrombina in trombina, la quale a sua volta trasforma il fibrinogeno in fibrina.

La fibrina si agglutina creando una rete che impedisce al sangue di uscire dal vaso leso dando vita ad un coagulo. Anche posto in contenitori estranei come una provetta il sangue coagula lasciando un liquido chiamato siero. Ovviamente esistono meccanismi che limitano la coagulazione ma per oggi sono ancora sconosciuti.

L'emofilia è una malattia in cui la coagulazione manca di un suo fattore fondamentale che deve essere iniettato altrimenti il sangue non coagulerà.

Il sistema cardiovascolare

Nei vertebrati il sistema cardiovascolare è, complessivamente, forato dai vasi che formano un sistema chiuso e dal cuore, un organo muscolare formato da alcune camere.

I vasi sanguigni

Vi sono due tipi di vasi sanguigni:

ARTERIE: sono quei vasi che portano il sangue fuori dal cuore e si dividono in a seconda del loro diametro in: arterie (la più grossa è l'aorta), arteriole e capillari (vasi molto piccoli). Le pareti delle arterie sono più spesse e robuste e costituite da tre strati, il più interno è endotelio (tessuto epiteliale), lo strato intermedio (tessuto muscolare liscio e fibre elastiche), lo strato esterno (collagene e altri tessuti di sostegno). Grazie alla loro elasticità le arterie si dilatano quando il sangue viene pompato in esse per poi rilasciarsi lentamente.

VENE: sono quei vasi che portano il sangue verso il cuore esse si dividono in: vene (la cui più grande è la vena cava), e venule. Anche le vene sono formate da tre strati, che sono però più sottili, meno elastici e più flessibili.

Capillari e diffusione

Il cuore, le arterie e le vene sono le vie utilizzate per portare il sangue ai capillari e per raccoglierlo da essi. Le pareti dei capillari sono costituite solo dall'endotelio e a causa della loro lunghezza e delle dimensioni molto piccole, il sangue circola lentamente favorendo lo scambio di gas come ossigeno ed anidride carbonica, ormoni e altre sostanze attraverso i tessuti circostanti.

Il cuore

Con l'evoluzione del cuore si sono sviluppati principalmente tre modelli:

PESCI: essi possiedono un cuore suddiviso in atrio che riceve il sangue e in un ventricolo che pompa nei vasi il sangue ossigenato tramite i capillari delle branchie. A causa di ciò la forza propulsiva del battito cardiaco è smorzata. Ciò rende il flusso sanguigno e quindi la circolazione sistemica relativamente lenta.

ANFIBI: in essi ci sono due atri, uno riceve sangue ossigenato dai polmoni e l'altro sangue deossigenato dalla circolazione sistemica; tutti e due gli atri si svuotano in un unico ventricolo. non diviso. Sebbene ciò il sangue ossigenato, è pompato nella circolazione sistemica mentre il sangue deossigenato viene pompato ai polmoni e anche alla pelle umida, un'importante sito di scambio gassoso negli anfibi

UCCELLI e MAMMIFERI: essi presentano un cuore separato longitudinalmente in cuore destro e sinistro, ciascuno con un atrio e un ventricolo, il cuore destro riceve sangue dai tessuti e lo pompa nei polmoni dove si ossigena; dai polmoni il sangue ossigenato va al cuore sinistro da cui viene pompato ad alta pressione nei tessuti. Questo tipo di sistema circolatorio è necessario per mantenere un alto tasso metabolico.

Il cuore umano

Il cuore è costituito dal muscolo cardiaco. Il sangue povero di ossigeno entra nell'atrio destro attraverso due grosse vene la vena cava superiore e quella inferiore, di qui è spinto nel ventricolo destro che lo pompa nei polmoni. Al suo ritorno entra tramite le vene polmonari nell'atrio sinistro che poi lo immette nel ventricolo sinistro; da qui viene pompato nel corpo tramite l'aorta.

Il sangue si accumula negli atri che hanno pareti sottili poi tramite una contrazione immettono il sangue simultaneamente nei ventricoli i quali poi con una sola contrazione pomperanno il sangue. Le valvole del cuore si chiudono opportunamente per non far rifluire il sangue.

Il volume di sangue pompato ogni minuto viene detta gittata cardiaca (circa 5 litri al minuto).

Oltre a pompare, il cuore, secerne anche ormoni (il peptide cardiaco) che regolano in modo per ora non chiaro il volume e la pressione del sangue.

Regolazione del battito cardiaco

Il battito cardiaco non si genera dal segnale di un nervo motorio ma si origina all'interno del muscolo cardiaco stesso. La contrazione si origina nel nodo senoatriale (o pacemaker) che si trova nell'atrio destro. Questa parte di tessuto muscolare è in grado di iniziare spontaneamente la contrazione. Il segnale infatti da questo nodo si espande per tutto il muscolo cardiaco che si contrae. Circa 1/10 di secondo dopo la stimolazione gli impulsi stimolano un secondo tessuto nodale: il nodo atrioventricolare. Da questo nodo gli impulsi si diramano tramite il fascio di His (fascio nervoso) alle pareti del ventricolo destro e sinistro facendoli contrarre simultaneamente. Il controllo su atri e ventricoli è leggermente sfasato cosicché prima avvenga la contrazione atriale poi quella ventricolare.

Le contrazioni del cuore possono essere studiate tramite un elettrocardiogramma che tramite elettrodi misura le emissioni elettriche di ogni contrazione.

Sul pacemaker agiscono i nervi del simpatico e del parasimpatico e in più l'adrenalina. Questi elementi hanno la funzione di aumentare e diminuire la frequenza del battito cardiaco.

Circuiti Vascolari

Esistono due circuiti: quello sistemico e quello polmonare.

In quello polmonare il sangue dal cuore passa ai polmoni, si ossigena e torna nel cuore tramite le quattro arterie polmonari.

Il circuito sistemico è più complesso ed esteso, dall'aorta si dirama in diverse arterie che portano il sangue alle diverse parti del corpo. Fra queste le arterie coronarie destra e sinistra portano il sangue al muscolo cardiaco stesso. Un'altra ramificazione porta il sangue al cervello. se questa circolazione viene interrotta per anche solo 5 secondi si perde conoscenza e dopo pochi minuti vi sono danni irreversibili al cervello.

Nella circolazione sistemica vi sono alcuni sistemi portali, ossia parti in cui il sangue scorre in due distinti letti capillari con numerose diramazioni. Questo avviene ad esempio tramite la vena porta epatica che porta il sangue dall'apparato digerente al fegato dove vi è una diramazione in due letti capillari dove il sangue viene ripulito per poi essere rimandato al cuore tramite la vena cava inferiore. Inoltre quest'organo riceve sangue ossigenato dall'arteria epatica.

La pressione sanguigna

A causa della forza con cui il sangue viene pompato dal cuore, vi è una certa pressione all'interno delle arterie che ovviamente varia ogni volta che il cuore si contrae o si rilassa (la pressione minima e massima in un adulto normale è di 120 / 80 mm Hg). La velocità del flusso sanguigno è direttamente proporzionale alla pressione, tuttavia i meccanismi di regolazione sono costituiti da dei muscoletti che chiudono o aprono le arteriole in seguito a stimolazioni del simpatico o all'azione di determinati ormoni come l'adrenalina. La regolazione ha diversi scopi ed effetti. la perdita dei sensi per esempio fa cadere a terra il soggetto in modo da non dover più superare la forza gravitazionale per raggiungere il cervello.

Man mano che il sangue passa nei circuiti vascolari la sua pressione diminuisce. La pressione cos è massima nell'aorta e va man mano decrescendo raggiungendo la periferia del corpo. Il ritorno del sangue è facilitato invece: nelle vene vi sono delle valvole a coda di rondine che impediscono il riflusso, inoltre una spinta viene data dai muscoli scheletrici che si contraggono.

Centro di regolazione cardiovascolare

Questo centro, collocato nel midollo allungato coordina le contrazioni dei muscoletti delle arterie con i battiti del cuore e viceversa. Se i vasi sono particolarmente dilatati il cuore deve aumentare i battiti per mantenere la pressione. Numerosi sensori della pressione nelle carotidi ad esempio contribuiscono a questo sistema.

Il sistema linfatico

I liquidi, come sappiamo, non attraversano una parete solo in relazione al potenziale osmotico ma anche in base alla pressione. Così la pressione nelle estremità arteriose dei capillari la pressione è tale che alcuni liquidi passano dal sangue ai tessuti. Tuttavia la pressione delle ectremità venose con pressione più bassa riassorbono questi liquidi quasi in toto. In casi sfortunati può succedere che del liquido ristagni producendo un edema. Questi liquidi in eccesso vengono raccolti dal sistema linfatico, simile per certi versi a quello sanguigno, che li porta nella vena cava superiore. Il liquido viene spinto all'interno dei dotti con lo stesso sistema delle vene (tramite le valvole e le contrazioni muscolari). Sparsi per il corpo vi sono dei linfonodi che producono leucociti, ed eliminano le particelle estranee prima che vengano immesse nel sangue.