IL MOVIMENTO Per l’insegnante: La presentazione si propone di descrivere: come sono fatte le ossa, distinguendo tra tessuto osseo spugnoso e compatto; la struttura generale e le funzioni dello scheletro; come sono fatti i muscoli, distinguendo tra tessuto muscolare liscio e striato; come avviene la contrazione muscolare; i principali muscoli del nostro corpo.

Per iniziare Pensate alla posizione occupata dalle ossa nel vostro corpo: in quali parti si trovano più internamente? Dove più in superficie? Provate a spiegare perché. Se si sta per tanto tempo in piedi ci si stanca, anche se si rimane fermi: per quale motivo? Per l’insegnante: La discussione iniziale può servire per mettere a fuoco le funzioni principali dell’apparato locomotore. Probabilmente sarà facile per tutti fissare il concetto che esso consente il movimento, ma può essere meno intuitivo focalizzarne le altre funzioni. La prima domanda induce a riflettere sulla funzione protettiva, che è prevalente nelle ossa del capo, del torace e del bacino (lo scheletro appendicolare svolge invece soprattutto una funzione motoria). La seconda domanda porta l’attenzione su un altro fattore: il corpo ha un peso, che va sostenuto. L’apparato locomotore serve quindi anche per il mantenimento della postura.

Vivo... come un osso Le ossa sono formate da cellule vive; esse crescono, si modificano e si rinnovano continuamente. L’incremento dell’altezza è una prova evidente del fatto che le ossa crescono. Per l’insegnante: Comunemente si associa allo scheletro l’idea di una struttura non viva, ma è una convinzione del tutto sbagliata. Le cellule che compongono le ossa, infatti, muoiono e si riproducono come la maggior parte delle cellule di tutto il corpo. Per far comprendere ai ragazzi che le ossa sono realmente delle strutture vive, si potrebbe farli riflettere su quanto sono cresciuti rispetto a quando hanno iniziato ad andare a scuola.

Come sono fatte le ossa Le ossa sono costituite da particolari tessuti connettivi: il tessuto cartilagineo e il tessuto osseo. Per l’insegnante: Le ossa di un uomo adulto sono costituite prevalentemente da tessuto osseo, mentre nell’embrione prevale la cartilagine, cioè un tessuto flessibile privo di sali minerali e di vasi sanguigni. La trasformazione del tessuto cartilagineo in tessuto osseo, detto processo di ossificazione, inizia già nell’embrione e termina intorno ai 25 anni di età. Alcune parti dello scheletro, però, non si ossificano mai, come i padiglioni delle orecchie, il naso e le zone di contatto tra le ossa. Nell’embrione prevale la cartilagine, cioè un tessuto flessibile. Nell’adulto prevale il tessuto osseo, cioè un tessuto più rigido.

Il tessuto osseo Il tessuto osseo è formato da cellule vive, chiamate osteociti, e da una sostanza intercellulare, disposta in lamelle chiamate trabecole. A seconda della disposizione delle trabecole, il tessuto osseo viene distinto in tessuto compatto e tessuto spugnoso. Per l’insegnante: Il disegno mostra chiaramente la diversità tra il tessuto osseo compatto e il tessuto osseo spugnoso. Nel tessuto osseo compatto le trabecole sono molto fitte e strettamente addensate, mentre nel tessuto osseo spugnoso sono più distanziate, per cui rimangono molti spazi vuoti. Queste differenze servono per mantenere la leggerezza delle ossa, che sono irrobustite solo nei punti in cui vengono maggiormente sollecitate. La disposizione delle trabecole non è casuale, ma forma un reticolo fatto in modo tale da scaricare efficacemente le forze a cui è sottoposto l’osso. Questo tipo di struttura si ritrova anche in alcune opere costruite dall’uomo, come per esempio i vecchi ponti in ferro.

Compatto e spugnoso Il tessuto compatto è rigido, denso. Si trova nella parte centrale dell’osso, chiamata diafisi. Il tessuto spugnoso ha un aspetto reticolato. Si trova alle estremità dell’osso, chiamate epifisi. Per l’insegnante: Il disegno permette di soffermarsi sulla struttura interna dell’osso. Se si prende in considerazione un osso allungato, come per esempio la tibia, si può distinguere una parte centrale, la diafisi, e due estremità, chiamate epifisi. La diafisi è costituita da tessuto osseo compatto; a essa si deve la capacità delle ossa di sorreggere i pesi e di resistere agli urti. Le epifisi sono più grosse e sono costituite da tessuto osseo spugnoso. La cavità interna delle ossa e gli spazi vuoti presenti nel tessuto spugnoso sono occupati da un particolate tessuto molle, il midollo osseo, distinto in rosso e giallo. Il midollo osseo rosso produce le cellule del sangue, mentre il midollo osseo giallo viene impiegato come deposito di grasso.

Dure ma elastiche La sostanza intercellulare del tessuto osseo è composta da sali minerali e osseina. I sali minerali rendono le ossa rigide, quindi in grado di sostenere il peso del corpo. L’osseina rende le ossa elastiche, quindi in grado di resistere agli urti. Per l’insegnante: L’osseina è una sostanza organica di tipo proteico, consistente ma nello stesso tempo elastica, che scaldata diventa come una gelatina. L’osseina conferisce alle ossa elasticità evitando in questo modo che diventino troppo fragili. I sali minerali rappresentano la componente inorganica della sostanza intercellulare del tessuto osseo; più precisamente, sono presenti in abbondanza cristalli di calcio e, in quantità minore, cristalli di fosfato.

La forma delle ossa Le ossa hanno forme diverse, a seconda del luogo in cui si trovano e della loro funzione. Possono essere: corte lunghe piatte Per l’insegnante: La forma delle ossa varia a seconda del movimento che devono compiere e secondo la funzione specifica che devono svolgere nell’insieme dello scheletro. Le ossa lunghe sono resistenti e leggere; sono adatte a formare la struttura di sostegno degli arti. Le ossa piatte sono larghe e hanno uno spessore ridotto; la loro funzione è di proteggere gli organi interni (scatola cranica) e fornire una base di appoggio per altre ossa (ossa del bacino, scapola). Le ossa corte, infine, hanno dimensioni simili in lunghezza e larghezza; sono ossa molto robuste.

Lo scheletro Lo scheletro è composto da 206 ossa e costituisce l’impalcatura del corpo. Viene suddiviso in: scheletro assile, che comprende le ossa del capo e del tronco. Per l’insegnante: Lo scheletro svolge diverse importanti funzioni: sostiene il corpo; protegge gli organi interni più delicati; fornisce l’impalcatura a cui si attaccano i muscoli; produce, attraverso il midollo osseo, le cellule del sangue; rappresenta una riserva di sali minerali. A partire dall’osservazione dello scheletro, si suggerisce di chiedere ai ragazzi se conoscono il nome di qualche osso e la sua posizione. scheletro appendicolare, che comprende le ossa degli arti, superiori e inferiori, e le ossa dei cinti.

Come stanno insieme le ossa Il punto in cui le ossa si saldano sono le articolazioni. Esistono tre tipi di articolazioni: semimobili mobili fisse Per l’insegnante: Per far comprendere ai ragazzi l’importante ruolo che svolgono le articolazioni si suggerisce di farli pensare a quanti movimenti riescono a compiere con le braccia o con le gambe. Forse a qualcuno è capitato, per esempio giocando a pallone o andando in bicicletta, di rompersi un braccio o una gamba: potrebbe raccontare ai suoi compagni quali movimenti non era più in grado di compiere.

Le articolazioni mobili Le articolazioni mobili permettono ampi movimenti. Ginocchio, spalla e gomito sono articolazioni mobili. Nella zona di contatto le ossa sono rivestite da cartilagine; sono avvolte da una capsula sinoviale contenente il liquido sinoviale. Per l’insegnante: Si potrebbe iniziare la spiegazione chiedendo ai ragazzi quante volte hanno sentito parlare di un calciatore che deve essere operato al menisco. Il menisco è un piccolo cuscinetto di cartilagine posto nel ginocchio che, a causa di un colpo o di uno sforzo violento, può facilmente rompersi o spostarsi dalla sua sede naturale. Oltre al ginocchio, un’altra articolazione mobile molto importante è la spalla; movimenti come il servizio del tennis o i tiri nel gioco della pallanuoto sono consentiti dalla grande mobilità di questa articolazione.

Le articolazioni semimobili e fisse Le articolazioni semimobili permettono solo movimenti piuttosto limitati. Le vertebre della colonna vertebrale sono unite da queste articolazioni. Per l’insegnante: Rispetto alle articolazioni mobili, quelle semimobili e fisse sembrano essere meno importanti, perché spesso si ha l’idea di utilizzarle poco. In realtà sono in azione tutto il giorno: le articolazioni semimobili delle vertebre, per esempio, permettono a queste di scivolare una sull’altra, conferendo alla colonna vertebrale l’elasticità necessaria a piegare la schiena avanti e indietro. Le articolazioni fisse garantiscono la robustezza necessaria a proteggere un organo delicato come il cervello. Le articolazioni fisse non consentono alcun tipo di movimento. È il caso delle ossa che formano il cranio.

I muscoli: gli organi del movimento I muscoli sono il “motore” del nostro corpo; grazie alla loro azione possiamo… saltare camminare Per l’insegnante: È normalmente più facile notare i movimenti relativi alla locomozione, ma è bene rendersi conto che i muscoli sono attivi anche per mantenere in funzione gli organi interni e per consentire importanti attività relazionali, come la parola e la mimica facciale. giocare sorridere dormire

La contrazione muscolare Le miofibrille sono formate da due tipi di filamenti disposti parallelamente fra loro: filamenti sottili formati dalla proteina actina. Per l’insegnante: La proteina miosina è presente in tutto il regno animale; si ritrova per esempio nelle amebe, nei flagellati, nei lombrichi, negli insetti. È probabile che l’argomento del codice genetico non sia stato ancora affrontato, pertanto, per ora, potrebbe essere sufficiente accennare ai ragazzi che le proteine sono formate dalla sequenza di molecole più piccole, gli amminoacidi, e che la sequenza di aminoacidi che forma la miosina è uguale in tutti gli esseri viventi. filamenti spessi formati dalla proteina miosina. Durante la contrazione muscolare i filamenti di actina scorrono su quelli di miosina: il muscolo si accorcia.

Contrattili ed elastici I muscoli hanno due caratteristiche uniche che non si riscontrano in nessun altro organo: Contrattilità: cioè la capacità di accorciarsi. Elasticità: cioè la capacità di ritornare alla forma originaria. Per l’insegnante: I muscoli possono allungarsi e recuperare la loro forma iniziale quando cessa la forza che li ha deformati. Questa proprietà termina soltanto con la morte del tessuto muscolare, cioè in caso di morte, oppure in seguito all’infezione di alcuni virus. Si può chiedere ai ragazzi se hanno mai osservato come cambiano i muscoli quando sono contratti. Sembrano più corti o più lunghi? Perché? Con queste domande si può introdurre la discussione sulla contrazione muscolare, proposta nelle slides seguenti.

Il tessuto muscolare Il tessuto muscolare è formato da molte fibre muscolari raggruppate in fasci. Ogni fibra muscolare è costituita da miofibrille. A seconda della disposizione delle fibre, avremo due tipi di tessuto muscolare: Per l’insegnante: Si può aggiungere che i muscoli non hanno una forma unica. Nel corpo umano ne esistono circa 600, e ognuno ha una forma determinata, in rapporto alla funzione che deve svolgere. In base alla forma i muscoli possono essere suddivisi in: lunghi o fusiformi, cioè a forma di fuso. Sono grossi nella parte centrale e sottili all’estremità; a questo gruppo appartengono i muscoli bicipiti e i tricipiti; laminari o piatti, come quelli della fronte o dell’addome; a ventaglio, come i pettorali; orbicolari, come quelli che circondano le labbra e gli occhi; anulari, cioè dalla forma circolare. Servono a chiudere o allargare un’apertura; appartengono a questo gruppo i muscoli che chiudono la vescica e l’orifizio anale, ma anche quelli intorno alla pupilla dell’occhio, che grazie alla loro azione può dilatarsi e contrarsi. tessuto muscolare striato tessuto muscolare liscio

Il tessuto muscolare striato Nel tessuto muscolare striato le cellule non si distinguono bene, ma sono ben visibili striature alternate chiare e scure. Questo tessuto consente contrazioni volontarie. I muscoli formati da questo tessuto sono detti muscoli scheletrici o volontari. Per l’insegnante: Come approfondimento si può aggiungere che tra i muscoli scheletrici si possono distinguere due tipi di fibre: le fibre rosse e le fibre bianche. Le fibre rosse, dette anche lente, permettono sforzi prolungati nel tempo; le fibre bianche, dette veloci, lavorano quando l’attività è breve ma di elevata intensità. La percentuale di questi due tipi di fibre varia nel muscolo a seconda della funzione che deve svolgere; è diversa, inoltre, da individuo a individuo. Si potrebbe così chiedere a quale tipo di attività sportiva è adatto un individuo con tante fibre bianche.

Il tessuto muscolare liscio Nel tessuto muscolare liscio le cellule hanno una forma affusolata ben distinguibile e non presentano striature. Questo tessuto consente contrazioni involontarie. I muscoli formati da questo tessuto sono detti involontari e sono presenti in quasi tutti gli organi interni. Per l’insegnante: Una delle caratteristiche del tessuto muscolare liscio è quella di riuscire a mantenere la contrazione a lungo senza affaticarsi. È questo il motivo per cui è particolarmente adatto a controllare il “volume” degli organi cavi, come l’intestino o la vescica che raccoglie l‘urina. Tutti i muscoli involontari del nostro corpo, tranne il cuore, sono fatti di tessuto muscolare liscio. È importante far comprendere come sia vitale l’azione svolta da questi muscoli: per esempio, le contrazioni muscolari che fanno avanzare il cibo nel tubo digerente avvengono indipendentemente dalla nostra volontà.

Chi comanda i muscoli? La contrazione dei muscoli avviene sotto l’azione di impulsi nervosi che possono essere: agiscono sul tessuto muscolare striato volontari Per l’insegnante: È importante far comprendere che tutti i movimenti del nostro corpo, anche quelli involontari e non coscienti, come il respirare, sono controllati dal sistema nervoso. Un ulteriore spunto di approfondimento potrebbe riguardare la fonte di energia utilizzata dai muscoli per compiere il loro lavoro. L’energia impiegata è quella che deriva dalla demolizione di molecole di ATP, a loro volta prodotte nel processo di combustione del glucosio. Durante questo processo sono prodotte anche alcune sostanze di rifiuto, tra cui l’acido lattico; quest’ultimo, se non viene smaltito, si accumula nei muscoli, causando i cosiddetti crampi muscolari. involontari agiscono sul tessuto muscolare liscio

Come lavorano i muscoli I muscoli scheletrici, insieme alle ossa, consentono al corpo di compiere svariati movimenti. In base alla funzione che svolgono vengono classificati in: flessori estensori rotatori adduttori abduttori Per l’insegnante: Il meccanismo con cui i muscoli permettono il movimento delle ossa, cui sono collegati grazie ai tendini, è del tutto simile al funzionamento delle leve. Se tale argomento è già stato trattato in classe, si può cogliere l’occasione per un breve ripasso. Come ulteriore approfondimento si può far notare come molto spesso i muscoli del nostro corpo lavorino in coppia, cioè svolgano contemporaneamente azioni opposte per poter realizzare un dato movimento. Questi muscoli sono detti antagonisti. Si può quindi chiedere che cosa succede quando si estende il braccio e quali siano i muscoli coinvolti in questo movimento.

Per quale motivo i muscoli si accorciano? Riflettiamo insieme Le ossa cambiano forma? Perché le articolazioni della scatola cranica sono di tipo fisso? Per l’insegnante: La discussione ha lo scopo di individuare e porre in rilievo i fattori fondamentali che caratterizzano la struttura e la funzione del sistema scheletrico e del sistema muscolare. L’obiettivo non è dunque verificare l’acquisizione delle conoscenze trasmesse nel corso della lezione. Di seguito si fornisce una traccia delle possibili risposte ai quesiti della slide. Le ossa possono cambiare forma? Poiché le ossa sono formate da cellule vive, durante il periodo della crescita, o se sottoposte per lungo periodo a determinate sollecitazioni, possono cambiare forma. Per esempio nel lungo periodo, sotto l’azione dello sforzo muscolare le ossa tendono a ingrossarsi. Un’adeguata pratica sportiva aiuta lo sviluppo armonico dello scheletro; viceversa, l’abitudine a mantenere a lungo posizioni scorrette, condurre una vita troppo sedentaria o praticare attività sportive non adatte all’età, può avere effetti negativi sul corretto accrescimento delle ossa. Perché le articolazioni della scatola cranica sono articolazioni di tipo fisso? Le ossa che formano la scatola cranica sono legate tra loro da articolazioni di tipo fisso che non consentono nessun tipo di movimento; in questo modo riescono a garantire la robustezza necessaria a proteggere un organo delicato come il cervello, e nello stesso tempo gli permettono di crescere. Per quale motivo i muscoli si accorciano? L’accorciamento dei muscoli durante la fase di contrazione muscolare è dovuta al fatto che i filamenti di actina scorrono su quelli di miosina; il muscolo così si accorcia e si ingrossa. Per quale motivo i muscoli si accorciano?