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Immagini e concetti della biologia Sylvia S. Mader Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

C4 – I sistemi scheletrico e muscolare Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

Lo scheletro sostiene, protegge e guida i movimenti del corpo L’endoscheletro dei mammiferi assolve diverse funzioni: protezione degli organi interni; forma generale e impalcatura del corpo; assistenza nella funzione respiratoria; riserva di calcio; contributo al lavoro del sistema linfatico e immunitario; contributo alla funzione digestiva; la locomozione. Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

Lo scheletro può essere idrostatico, esterno o interno Vi sono alcuni gruppi animali privi di una struttura scheletrica rigida ma dotati di una cavità gastrovascolare o di un celoma riempiti di fluido. Questo tipo di sostegno viene chiamato scheletro idrostatico o idroscheletro. Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

Lo scheletro può essere idrostatico, esterno o interno I molluschi, gli artropodi e i vertebrati hanno scheletri rigidi. Lo scheletro esterno o esoscheletro di molluschi e artropodi protegge e sostiene il corpo, oltre a fornire la base per l’attacco dei muscoli. Lo scheletro interno, o endoscheletro, che si accresce con il resto del corpo, è tipico, oltre che dei vertebrati, anche del phylum echinodermi. Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

Lo scheletro è composto da ossa articolate tra loro Lo scheletro assile sostiene il tronco del corpo: le sue ossa, che comprendono il cranio, la colonna vertebrale e la gabbia toracica sono evidenziate in azzurro. Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

Il cranio La calotta cranica e le ossa facciali formano nel complesso il cranio, che protegge l’encefalo. Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

La colonna vertebrale Il capo e il tronco sono sostenuti dalla colonna vertebrale, o spina dorsale, la quale ha anche il compito di contenere e proteggere il midollo spinale e le radici dei nervi spinali. Essa è disposta come un asse longitudinale che serve direttamente come struttura di ancoraggio per tutte le altre ossa dello scheletro. La colonna vertebrale è formata da 24 vertebre. I dischi intervertebrali agiscono come cuscinetti e consentono una certa libertà di movimenti della colonna. 9 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

La gabbia toracica Le vertebre toraciche, insieme alle costole, le cartilagini costali e lo sterno, formano in parte la gabbia toracica, che protegge organi vitali come il cuore e i polmoni. Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

Lo scheletro appendicolare è costituito dai cinti e dalle ossa degli arti Lo scheletro appendicolare (delle appendici) è costituito dal cinto scapolare, che forma le spalle ed è molto mobile, dal cinto pelvico, che forma le anche e sostiene il peso del corpo, e dalle ossa ad essi articolate, su cui si scarica il peso del corpo. In totale, lo scheletro appendicolare è formato da 126 ossa. Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

Il cinto scapolare e gli arti superiori Il cinto pelvico e gli arti inferiori Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

L’osteoporosi si previene con un sano stile di vita L’osteoporosi è una condizione patologica caratterizzata dall’indebolimento eccessivo delle ossa. Un’alimentazione ricca di calcio è altamente protettiva contro l’osteoporosi. Inoltre, l’attività fisica contribuisce a costruire e poi a mantenere una massa ossea ottimale. Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

Le ossa sono costituite da tessuti irrorati e innervati L’osso è formato da: una cavità midollare, contenente midollo osseo giallo; una cartilagine articolare, che funge da cuscinetto di scorrimento; una porzione di osso compatto, costituito da numerosi osteoni; una porzione di osso spugnoso, che alle estremità è riempito da midollo osseo rosso. Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

Le articolazioni sono i punti di contatto tra ossa diverse Le ossa si connettono tra di loro per mezzo delle articolazioni, classificate in tre tipi maggiori: le articolazioni fibrose – non sono mobili o consentono movimenti limitati; le articolazioni cartilaginee – consentono movimenti limitati o nulli; le articolazioni sinoviali – sono del tutto mobili. Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

Le articolazioni sinoviali Le articolazioni sinoviali consentono vari tipi di movimento tra ossa adiacenti, contengono il liquido sinoviale e sono stabilizzate dalla capsula sinoviale. I tre tipi principali di articolazioni sinoviali sono illustrati nell’immagine a sinistra. Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

I movimenti del corpo dipendono dalla contrazione muscolare I muscoli scheletrici svolgono diversi ruoli strutturali e funzionali: sostegno del corpo; movimento delle ossa; mantenimento della temperatura corporea; contributo alla circolazione sanguigna venosa; protezione degli organi interni; stabilizzazione delle articolazioni. Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

I muscoli e le loro funzioni caratteristiche Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

I muscoli scheletrici si contraggono per unità motorie I muscoli scheletrici sono sempre accoppiati tra loro e funzionano grazie alla contrazione di unità motorie. Le coppie di muscoli antagonisti muovono le ossa grazie al contributo dei tendini. Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

I muscoli scheletrici si contraggono per unità motorie Un’unità motoria è costituita dall’insieme di tutte le fibre muscolari che sono sotto il controllo di un singolo assone motorio. Quando un’unità motoria è stimolata da un unico impulso nervoso, la contrazione avviene in una frazione di secondo ed è chiamata scossa muscolare semplice (grafico a sinistra). Se un’unità motoria è interessata da una rapida serie di stimoli nervosi, la loro sommatoria produce una contrazione muscolare intensa che può raggiungere un massimo sostenibile detto tetano. Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

Una cellula muscolare contiene numerose miofibrille Ogni muscolo striato (a bande più chiare e più scure) è composto da numerose cellule tubulari molto allungate, le fibre muscolari. La porzione contrattile della fibra muscolare è rappresentata dalle miofibrille, le quali contengono molte unità contrattili chiamate sarcomeri. Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

Quando una cellula muscolare è contratta i suoi sarcomeri si accorciano I filamenti contenuti nei sarcomeri sono costituiti da miosina e actina. Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

Il modello di scivolamento del filamento Il ciclo della contrazione muscolare e il ruolo dell’ATP. Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

I terminali assonici innescano la contrazione muscolare Ogni ramificazione di un terminale assonico motorio finisce molto vicino a una fibra muscolare, in una regione detta giunzione neuromuscolare che comprende una fessura sinaptica. Un impulso nervoso che viaggi lungo un neurone provoca a livello del terminale assonico il rilascio di acetilcolina (nella figura, i pallini verdi). Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

L’ATP per la contrazione muscolare proviene da tre fonti Una volta esaurite le proprie limitate scorte di ATP, per contrarsi le cellule muscolari possono acquisire questa moneta energetica in tre modi: il percorso metabolico della creatina-fosfato è il modo più rapido e semplice, viene usato all’inizio dell’attività muscolare e durante esercizi intensi ma brevi; la fermentazione lattica produce due molecole di ATP da una di glucosio, agisce velocemente ma produce lattato e un debito di ossigeno; con la respirazione cellulare le cellule muscolari sfruttano una ricca dotazione di mitocondri per produrre numerose molecole di ATP partendo dal glucosio. Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012

Le fibre muscolari sono di due tipi: rapide e lente Fibre muscolari rapide (a sinistra) e lente (a destra) a confronto. Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia © Zanichelli editore, 2012