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L'apparato muscolo-scheletrico

Negli animali il movimento avviene grazie alla specializzazione delle cellule muscolari, che costituiscono i muscoli, la cui azione è regolata dal sistema nervoso. Il sostegno è invece garantito da una robusta struttura, in parte organica ed in parte inorganica, chiamata scheletro. Non tutti i gruppi animali ne sono dotati.

Il tessuto muscolare

Le cellule che compongono i muscoli, dette anche fibre muscolari, hanno due caratteristiche peculiari: l’eccitabilità e la contrattilità, ovvero hanno la capacità di reagire a stimoli nervosi accorciando i loro elementi contrattili.

Esistono due tipi di fibre muscolari:

  • le fibre lisce, dotate di un solo nucleo e di pochi elementi contrattili, le loro contrazioni sono lente ma possono persistere a lungo senza problemi di affaticamento;

  • le fibre striate, polinucleate e costituite da una serie di bande alternativamente chiare e scure, che rappresentano due diversi filamenti proteici, l’actina e la miosina; lo scorrimento di questi filamenti provoca la contrazione, che può essere intensa ma di breve durata.

L’azione delle fibre muscolari consuma energia.
Negli animali più primitivi, come i celenterati (es: la medusa), il movimento è garantito da poche cellule muscolari, prevalentemente lisce, che assolvono compiti semplici. Creature come i molluschi presentano un sistema muscolare più organizzato, ma è nei vertebrati che si raggiunge la massima efficienza. I muscoli lisci sono limitati al movimento degli organi vitali, come lo stomaco, mentre i muscoli striati sono addetti agli organi più complessi e soprattutto agli arti. Nei vertebrati il sistema muscolare è sempre molto simile; variano soltanto le dimensioni dei singoli muscoli in base all’importanza della loro funzione.

I muscoli agiscono contraendosi, ma la loro distensione è passiva. Non è, cioè, esercitata dai muscoli stessi, bensì si verifica per la contrazione opposta di un altro muscolo. Le coppie di muscoli che lavorano in sintonia ma in modo opposto sono dette muscoli antagonisti. Ne sono un esempio il bicipite e il tricipite nel braccio dell’uomo, che azionano il piegamento e la distensione dell’arto.

Le specie animali più complesse sono dotate di numerosi muscoli, molti dei quali collegati allo scheletro dai tendini. Questi sono strutture di tessuto connettivo formate dalla fusione delle estremità di guaine che rivestono le singole fibre muscolari. Esistono poi muscoli innestati nella pelle, come i muscoli facciali e i muscoli erettori dei peli.

Lo scheletro

Già creature molto semplici presentano primitivi elementi di sostegno. Alcune spugne, ad esempio, sono dotate di un’impalcatura cornea o di segmenti rigidi, calcarei o silicei, detti spicole, che consentono loro di ergersi dal fondale marino per catturare più facilmente le sostanze di cui si nutrono. In molti molluschi il sostegno è invece fornito da un involucro, detto conchiglia, che rappresenta anche un eccellente sistema di difesa. Questo particolare tipo di scheletro, che riveste il corpo dell’animale, è detto esoscheletro; spesso è costituito da sostanze minerali (carbonato di calcio e silice) o talvolta è di natura organica, come la chitina che costituisce l’involucro tipico degli insetti.

L’esoscheletro è anche presente nel gruppo degli artropodi, nei quali si è adattato al movimento sulla terraferma: non è infatti costituito da un unico blocco, ma è articolato in più segmenti, specialmente in corrispondenza degli arti. La stessa particolarità è presente nei vertebrati, il cui scheletro è formato da tanti “pezzi” in grado di muoversi l’uno rispetto all’altro. Nel caso dei vertebrati si tratta però di uno scheletro interno al corpo, perciò chiamato endoscheletro, costituito da tessuto osseo formato da cellule immerse in una sostanza inorganica di sali di calcio.

In tutti i vertebrati, e quindi anche nell’uomo, lo scheletro si suddivide in due parti:

  • una parte assiale, che comprende la testa, la spina dorsale e le costole;

  • una parte appendicolare, che comprende gli arti.

Le ossa

Il tessuto osseo è un tessuto di tipo connettivo formato:

  • per il 30% da un amalgama di sostanze organiche di natura proteica (collagene ed elastina) e lipidica, che gli conferisce elasticità e ne riduce la fragilità;

  • per il 70% da sali minerali, in particolare fosfato e carbonato di calcio, che gli conferiscono durezza.

Immersi in questo impasto si trovano gli osteociti, cellule ossee alloggiate in cavità del tessuto, distante l’una dall’altra ma in comunicazione tra loro grazie a lunghi filamenti estroflessi di citoplasma, che formano una rete continua. Tale sostanza intercellulare si dispone in strati concentrici, attraverso i quali corrono i cosiddetti canali di Havers, che ospitano vasi sanguigni (portano il nutrimento agli osteociti) e terminazioni nervose.

Il tessuto osseo è in parte compatto ed in parte spugnoso. Ad occhio nudo risulta uniforme, ma in realtà presenta numerose porzioni ricche di labirinti e cavità. Così le ossa fondono la massima robustezza ad una relativa leggerezza, che ne permette il movimento. Questa architettura è particolarmente accentuata negli uccelli, le cui ossa, dette pneumatiche, devono essere molto leggere per consentire il volo.

Le ossa vengono continuamente “costruite e demolite” ad opera di due differenti tipi di osteociti: gli osteoblasti e gli osteoclasti. Questo meccanismo ha la funzione di rinnovare le cellule ossee, e contemporaneamente sfrutta le ossa per rifornire l’organismo di calcio. Infatti, lo smantellamento dei sali di calcio, di cui le ossa sono ricche, immette questo elemento nel circolo sanguigno, andando a rifornire le parti dell’organismo che ne hanno bisogno, come i muscoli o il latte materno nel periodo dell’allattamento.

Nel tessuto spugnoso più interno delle ossa è presente il midollo osseo, che si distingue in:

  • midollo giallo, costituito da grassi;

  • midollo rosso, autore del processo di generazione delle cellule del sangue (globuli rossi, globuli bianchi e piastrine), dotate di vita molto breve ed incapaci di riprodursi autonomamente.

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