Scarica SCIENZE SISTEMA MUSCOLO-SCHELETRICO e più Appunti in PDF di Biologia solo su Docsity! SCIENZE SISTEMA MUSCOLO-SCHELETRICO (PARTE ABATE) Il sistema muscolo-scheletrico è costituito dal sistema muscolare, che comprende 3 tipi di muscoli: striato, liscio e cardiaco; e dal sistema scheletrico, costituito da cartilagini e ossa. SISTEMA MUSCOLARE Il sistema muscolare comprende tre tipi di muscoli: striato, liscio e cardiaco. Questi muscoli differiscono tra loro per struttura cellulare, localizzazione e modalità di stimolo, ma tutti e 3 utilizzano lo stesso meccanismo di contrazione. 1. MUSCOLO SCHELETRICO; Il muscolo scheletrico è anche detto muscolo striato a causa del suo aspetto a bande alternate. I muscoli scheletrici si attaccano agli elementi dello scheletro rendendo possibile la maggior parte dei movimenti del corpo. Tutti i muscoli scheletrici hanno 3 caratteristiche comuni: 1) si inseriscono sulle ossa grazie ai tendini; 2) sono formati da tessuto muscolare; 3) sono responsabili dei movimenti volontari. Le cellule del muscolo scheletrico sono chiamate fibre muscolari e sono cellule polinucleate, cioè che contengono numerosi nuclei, che derivano dalla fusione del tessuto di numerose cellule mononucleate durante lo sviluppo embrionale. Un fascio di più fibre cellulari è tenuto insieme dal tessuto connettivo, che fornisce resistenza e sostegno e consente al muscolo di contrarsi senza strapparsi. Ogni fibra muscolare è circondata dall’endomisio (tessuto connettivo) ; molte fibre muscolari sono avvolte dal perimisio (membrana fibrosa più spessa); l’intero muscolo è circondati dall’epimisio (rivestimento di tessuto connettivo ancora più spesso) che si fonde con i tendini. STRUTTURA FIBRE; I nuclei della fibra sono addossati alla membrana plasmatica detta sarcolemma, da qui partono i tubuli T che penetrano verso l’interno di ogni fibra entrando a contatto con il reticolo endoplasmatico della fibra muscolare, che è detto reticolo sarcoplasmatico. Il citoplasma prende il nome di sarcoplasma ed è occupato da miofibrille, strutture allungate e cilindriche. Ogni miofibrilla è costituita da tante singole unità strutturali, ogni unità strutturale prende il nome di sarcomero. Ogni sarcomero è formato da filamenti proteici di 2 tipi: 1)filamenti sottili, formati da molecole di actina; e 2)filamenti spessi costituiti da molecole di miosina. Ogni sarcomero è quindi formato da filamenti sovrapposti di actina e miosina, che creano il caratteristico disegno a bande (o aspetto striato). Gli estremi del sarcomero sono delimitati dalle linee Z (a esse si ancorano i fila enti di actina); nella parte centrale si trova la banda A (appare scura e contiene i filamenti di miosina); la zona H e la banda I sono più chiare e sono le zone in cui i filamenti di miosina e actina non si sovrappongono quando il muscolo è rilassato, la striatura scura all’interno della zona H è chiamata linea M. i filamenti miosina sono mantenuti in posizione dalla titina, la proteina più grande del corpo che si estende da una linea Z all’altra (per tutto il sarcomero). CONTRAZIONE MUSCOLARE; Per spiegare la contrazione muscolare è necessario esaminare la struttura delle molecole di actina e miosina. Le molecole di miosina sono allungate e presentano un’ampia testa globulare; le teste servono per agganciare i filamenti di actina durante la contrazione muscolare. Le molecole di actina hanno una forma globulare e i filamenti di actina sono formati da 2 proteine indispensabili per la contrazione: troponina e tropomiosina. La contrazione muscolare è un processo che avviene in risposta a un impulso nervoso che giunge alle giunzioni neuromuscolari. Il muscolo si contrae quando i filamenti di actina e miosina scivolano l’uno sull’altro. Lo scorrimento dei filamenti è possibile perché le teste della miosina hanno la capacità di legarsi a specifici siti presenti sull’actina, formando ponti molecolari tra i 2 filamenti. Nel muscolo a riposo, tali legami non si formano perché la tropomiosina e la troponina, presenti nell’actina, sono posizionate in modo da occupare i siti di attacco per le teste di miosina. Il filamento più grosso è quello della miosina ed è ancorato al centro del sarcomero (linea M); il filamento sottile è quello dell’actina ed è ancorato all’estremità del sarcomero (linea Z). Quando i filamenti di actina scivolano lungo quelli di miosina, il sarcomero si accorcia proprio perché i filamenti di actina sono ancorati alle sue estremità. Durante la contrazione i sarcomeri si accorciano senza che i filamenti di actina e miosina modifichino la loro lunghezza. La contrazione inizia quando l’ATP viene idrolizzato in ADP più fosfato inorganico; a causa di questo una delle teste di miosina si estende e si ancora all’actina formando un legame ad incrocio. A questo punto la miosina tira il filamento di actina lungo la banda M, accorciando così il sarcomero. Successivamente, l’ADP e il fosfato inorganico vengono rilasciati e si lega una nuova molecola di ATP (ATP prodotto da mitocondri), liberando una delle teste di miosina in modo o da produrre una nuova contrazione o da rimanere staccata permettendo al muscolo di rilassarsi. La contrazione muscolare è controllata dall’azione degli ioni calcio. Quando il livello dello ione calcio (ioni calcio rilasciati dall’impulso elettrico del sistema nervoso) è abbastanza alto, gli ioni calcio si legano alla troponina, che disloca la tropomiosina esponendo così i siti di giunzione sul filamento di actina. LE CARATTERISTICHE DELLE OSSA: L’osso dal punto di vista strutturale può essere definito o compatto o spugnoso (con numerose cavità interne, la caratteristica dell’osso spugnoso è quella di essere leggero ma molto resistente). Molte ossa hanno sia regioni spugnose sia regioni compatte. In base alla forma le ossa vengono classificate in 4 gruppi: lunghi, brevi, piatte e irregolari; 1) le ossa lunghe, sono costituite dalla diafisi (formato da osso compatto) e dalle 2 epifisi, parti arrotondate più terminali (formate prevalentemente da osso spugnoso). Tra queste troviamo il femore, la tibia e il perone per gli arti inferiori; l'omero, il radio e l'ulna per gli arti superiori. 2) le ossa brevi, sono generalmente cubiformi e costituite in prevalenza da tessuto spugnoso. Sono polso, calcagno e vertebre; 3) le ossa piatte, sono sottili, appiattite e di solito incurvate, hanno 2 strati esterni di osso compatto che ne racchiudono uno di osso spugnoso: sono le scapole, lo sterno e le ossa del cranio e del bacino; 4) le ossa irregolari, sono quelle che non rientrano nei gruppi precedenti: le vertebre (hanno comunque forma irregolare) e le ossa dell’anca. ACCRESCIMENTO E RIMODELLAMENTO DELL’OSSO Lo scheletro embrionale è cartilagineo e viene man mano sostituito da tessuto osseo, che subisce un processo di rimodellamento per tutta la vita. Il processo di formazione dell’osso, detto ossificazione, comporta la sostituzione del tessuto cartilagineo con tessuto osseo e avviene in varie fasi. 1. Inizialmente nell’embrione si ha la formazione di un modello cartilagineo 2. Poi si ha la formazione del centro di ossificazione primario 3. In seguito, nell’osso in via di sviluppo, viene formata la cavità midollare e si ha l’irrorazione sanguigna nell’osso 4. Si sviluppa il centro di ossificazione secondario 5. Si forma la cartilagine articolare e il disco epifisario Prima della pubertà, i principali ormoni che stimolano la crescita ossea sono l’ormone della crescita (GH), prodotto dall’ipofisi; i fattori di crescita insulino-simili (IGH), prodotti dallo stesso osso o dal fegato; gli ormoni tiroidei e l’insulina. L’accrescimento dello scheletro termina con l’adolescenza, quando i dischi epifisari sono sostituiti da osso. Tuttavia l’osso viene rimodellato per tutto il corso della vita. 2 TIPI DI SCHELETRO: Lo scheletro si divide in scheletro assile e scheletro appendicolare. Lo scheletro assile è formato dal cranio; dalla colonna vertebrale e dalla gabbia toracica. Lo scheletro appendicolare comprende la cintura scapolare, la cintura pelvica e le ossa degli arti (sia superiori che inferiori). 1. SCHELETRO ASSILE Cranio= protegge l’encefalo. Nei neonati alcune ossa craniche sono unite da zone membranose dette fontanelle che si chiudono ricoprendosi di tessuto osseo entro i 2 anni d’età. Alla sommità del capo vi è l’osso frontale che forma la fronte; poi vi sono le ossa parietali che formano i lati del cranio; sotto all’osso parietale vi è l’osso temporale; nella parte posteriore vi è l’osso occipitale che forma la base del cranio. Inoltre nel capo troviamo le ossa sfenoidee che formano i lati della fronte (le tempie) e tra le ossa facciali principali abbiamo la mandibola (permette la masticazione e da forma al mento), la mascella, le ossa zigomatiche (disegnano le sporgenze superiori delle guance) e l’osso nasale (forma la parte superiore del naso). Colonna vertebrale= sostiene il capo e il tronco. Ha il compito di contenere e proteggere il midollo spinale e le radici dei nervi spinali. La colonna inoltre serve come struttura di ancoraggio per tutte le altre ossa dello scheletro. Essa è formata da 33 o 34 vertebre. Gabbia toracica= è formata da coste, vertebre toraciche, sterno e cartilagini costali. La gabbia toracica protegge organi vitali come il cuore e i polmoni. 2. SCHELETRO APPENDICOLARE Conta 126 ossa. Cinto scapolare e arti superiori= Il cinto scapolare è formato dalla clavicola e dalla scapola. Ogni clavicola si collega frontalmente con lo sterno e posteriormente con la scapola, un osso piatto e ampio che può seguire liberamente i movimenti del braccio. Per quanto riguarda il braccio, la parte superiore del braccio è formata dall’omero, un unico osso lungo la cui testa superiore arrotondata si inserisce in una tasca della scapola poco profonda e più piccola della testa dell’omero: ciò garantisce un’ampia possibilità di movimento delle braccia in ogni direzione. L’altra estremità dell’omero si connette con le 2 ossa dell’avambraccio: l’ulna e il radio. Le mani sono formate dalle ossa carpali e metacarpali. Le dita sono formate da molte ossa piccole, le falangi, che ne permettono una straordinaria flessibilità. Cinto pelvico e arti inferiori= Il cinto pelvico (o bacino) è costituito da 2 grosse e robuste ossa iliache, formate dalla fusione di 3 ossa (ilio, ischio e pube). Posteriormente le ossa iliache sono connesse all’osso sacro e insieme ad esso circondano uno spazio chiamato cavità pelvica, più ampia nelle femmine per eventuali gravidanze. Il peso del corpo è trasmesso attraverso il bacino agli arti inferiori e quindi scaricato sul terreno. Per quanto riguarda gli arti inferiori, l’osso più lungo è il femore che si trova nella parte superiore della gamba (cioè la coscia). Articolate al ginocchio si trovano altre 2 ossa: la tibia, più grossa, e il pèrone (o fibula), più piccolo. All’estremità inferiore entrambe queste ossa, insieme alle ossa tarsali, contribuiscono a formare la caviglia. Il piede è formato dalle arcate plantari, e dall’arcata trasversale. Queste due arcate forniscono una base di appoggio e di movimento all’intero corpo. Le falangi dei piedi a differenza di quelle delle mani sono più massicce e robuste. LE ARTICOLAZIONI Le articolazioni svolgono una duplice funzione: tengono saldamente insieme le ossa e consentono la mobilità dello scheletro rigido. Allo stesso tempo le articolazioni garantiscono alle ossa quella connessione indispensabile per mantenerle nella giusta posizione. In base all’entità del movimento che le articolazioni permettono, queste possono essere suddivise in 1)sinistrosi, o articolazioni fisse; 2) anfiartrosi, o articolazioni semifisse; 3)diartrosi, o articolazioni mobili. Le articolazioni mobili predominano negli arti in cui la mobilità è indispensabile. Le articolazioni fisse e semifisse si trovano soprattutto nello scheletro assile in cui le connessioni sono salde per proteggere gli organi interni. Dal punto di vista strutturale, le articolazioni si distinguono in fibrose, cartilaginee e sinoviali, a seconda del fatto che nell’articolazione tra le regioni ossee vi sia tessuto fibroso, cartilagine o una cavità articolare. In genere le articolazioni fibrose sono fisse, quelle sinoviali sono mobili e quelle cartilaginee sono semifisse. La robustezza e la flessibilità delle articolazioni dipende dalla loro struttura: vi sono articolazioni che non permettono alcun movimento, e che quindi sono robuste ma rigide; e vi sono articolazioni che si muovono abbastanza liberamente ma che non sono abbastanza robuste. Tutte le articolazioni sinoviali presentano: