Anatomia del movimento ed antropometria

Anatomia ed antropometria

Anatomia

Lo studio della struttura di un organismo e delle relazioni tra le sue parti che lo compongono.

Anatomia macroscopica

Descrive lo studio delle parti del corpo visibili a occhio nudo.

Anatomia microscopica

Descrive strutture non-visibili a occhio nudo (come cellule o tessuti).

• Studio delle cellule: citologia
• Studio dei tessuti: istologia

Se si parla di una parte del corpo, si parla dell’area che lo comprende e lo si osserva dalla posizione anatomica ovvero persona in posizione eretta a piedi uniti, braccia lungo il corpo con mani in supinazione e faccia in avanti.

Termini di posizione

• Anteriore: di fronte a
• Ventrale: il lato del ventre (equivale ad anteriore)
• Posteriore: dietro a
• Dorsale: il lato del dorso (equivale a posteriore)
• Craniale: in direzione della testa
• Cefalico: come craniale
• Superiore (cefalico): sopra; ad un livello più alto in direzione della testa
• Caudale: il lato della coda, il coccige dell’uomo
• Inferiore (caudale): sotto, a un livello più basso
• Mediale: verso il piano sagittale del corpo
• Laterale: si allontana dal piano sagittale del corpo
• Prossimale: verso un punto di attacco
• Distale: si allontana da un punto di attacco

Apparati

Apparato scheletrico

Fornisce supporto, protegge i tessuti, accumula minerali, produce cellule del sangue.

• Ossa, cartilagini e articolazioni: scheletro assile (cranio, vertebre, coccige, sacro, sterno, coste, cartilagini e legamenti). Fornisce supporto: protegge i tessuti molli e conserva minerali.
• Protegge l'encefalo, il midollo spinale, gli organi di senso e i tessuti molli della cavità toracica; supporta il peso del corpo sugli arti inferiori.
• Scheletro appendicolare (arti e legamenti): fornisce supporto interno e posizionamento degli arti; supporto e movimento dello scheletro assile.
• Midollo osseo: rappresenta il sito principale di produzione delle cellule ematiche (midollo rosso); immagazzina le riserve energetiche nelle cellule adipose (midollo giallo).

Apparato muscolare

• Muscoli scheletrici: permettono il movimento scheletrico; delimitano gli ingressi delle vie digestive e respiratorie e le uscite di quelle digestive, urinarie e riproduttive; producono calore, supportano lo scheletro e proteggono i tessuti molli.
• Muscoli assiali: supportano e mantengono in posizione lo scheletro assile.
• Muscoli appendicolari: supportano e muovono gli arti.
• Tendini, aponeurosi: forniscono ancoraggio ai muscoli la cui forza di contrazione è finalizzata a specifici movimenti.

Sistema nervoso

Risponde molto rapidamente agli stimoli, coordinando l’attività di altri sistemi.

Sistema linfatico

Difende l’organismo da infezioni e malattie.

Citologia

La cellula costituisce la composizione di tutti gli esseri viventi, il corpo umano ne possiede a migliaia. Due tipi di cellule nell’uomo: cellule sessuali e somatiche.

Cellula eucaristica

Membrana plasmatica: composta da doppio strato lipidico contenente fosfolipidi, steroidi, proteine e carboidrati, fornisce isolamento, protezione e sostegno e monitora ciò che entra ed esce dalla cellula.

Subito sotto la membrana avremo il Citoplasma cellulare -> all’interno presenta organelli membranosi e non membranosi.

Membranosi

• Mitocondri (rivestiti da doppia membrana interna ed esterna, quella interna si ripiega formando delle creste, sono molto importanti perché producono energia o ATP)
• Nucleo (esternamente possiede un involucro nucleare, internamente il nucleolo, il nucleo contiene enzimi, nucleotidi e cromatina, controlla il metabolismo e elabora l’informazione genetica inoltre controlla la sintesi proteica, al suo interno contiene sia DNA che RNA)
• Reticolo endoplasmatico (rugoso o liscio in base alla presenza o meno di ribosomi sulle membrane, è una serie di canali membranosi che si estendono nel citoplasma, provvede alla sintesi di prodotti di secrezione, inoltre è coinvolto nel trasporto e nel deposito di materiale intracellulare, modifica e impacchetta le proteine neosintetizzate e provvede alla sintesi di lipidi, steroidi e carboidrati)
• Apparato di Golgi (membrane appiattite che formano delle cisterne, hanno il ruolo di preparare vescicole secretorie e i lisosomi, il lisosoma è una vescicola che contiene enzimi digestivi e che quindi grazie ad essi provvede alla rimozione di patogeni o organelli danneggiati)

Non membranosi

• Citoscheletro (caratterizzato da proteine che si organizzano in filamenti sottili o in microtuboli, fornisce resistenza e supporto alla cellula inoltre consente alle strutture cellulari il movimento)
• Microvilli (estensioni di membrana contenenti microfilamenti e aumentano la superficie di assorbimento)
• Centrioli (che intervengono nella divisione cellulare, fondamentali per il movimento dei cromosomi)
• Ciglia (estensioni della membrana plasmatica contenenti micro tuboli in grado di determinare il movimento di materiale sulla superficie cellulare)
• Ribosomi (fondamentali per la sintesi proteica, strutture formate da RNA + proteine, possono esser fissi o liberi nel citoplasma)

La membrana plasmatica

Solitamente molto sottile, formata da doppio strato lipidico che fa da barriera fisica in grado di separare l’interno della cellula dal circostante fluido extracellulare, inoltre ha un’importante ruolo di regolazione degli scambi con l’ambiente controlla l’ingresso di ioni e di sostanze nutritizie, inoltre controlla l’eliminazione di sostanze di rifiuto e il rilascio di prodotti di secrezione, gioca un importante ruolo nella sensibilità (contiene molti recettori che permettono alla cellula di riconoscere specifiche molecole così da rispondere agli stimoli ambientali), infine svolge un'importante ruolo nella comunicazione cellula-cellula. È formata da fosfolipidi, proteine, glicolipidi e steroli di cui il più importante è il colesterolo.

Il doppio strato fosfolipidico forma due strati distinti, in ogni strato le molecole di fosfolipidi sono disposte in modo che le teste si trovino verso la superficie mentre le code verso l’interno, poiché le code sono idrofobe, gli ioni di sostanze idrosolubili non possono attraversare il doppio strato fosfolipidico, in questo modo la cellula viene isolata dall’ambiente circostante.

Le proteine invece le troviamo attaccate alla superficie interna o esterna della membrana, troviamo proteine integrali o trans membrana (immerse nella membrana). Alcune di queste proteine formano canali per far passare molecole d’acqua, di ioni e di piccoli composti idrosolubili, verso l’interno oppure l’esterno della cellula.

Glicolipidi: fungono da recettori e si vanno a legare a specifiche molecole che si trovano nel fluido extracellulare.

Steroli: stabilizzano la struttura della membrana e la mantengono unita.

Parlando di permeabilità della membrana più le sostanze riescono ad entrare più la membrana sarà permeabile, se non passa nulla la membrana è impermeabile. Le membrane cellulari hanno una permeabilità intermedia, ovvero permettono il passaggio di alcune sostanze mentre impediscono il passaggio di altre. Le sostanze possono attraversare la membrana mediante un processo attivo o passivo.

Processi della membrana plasmatica

I processi passivi non richiedono l’utilizzo di energia cellulare e sono tre: diffusione, osmosi e diffusione facilitata.

Diffusione

Movimento di molecole da un’area ad elevata concentrazione ad un’area con concentrazione minore secondo gradiente di concentrazione.

Osmosi

Diffusione di molecole di acqua attraverso una membrana selettivamente permeabile, le molecole d’acqua diffondono da un’area a più bassa concentrazione verso un’area a maggiore concentrazione.

Diffusione facilitata

I soluti (glucosio e amminoacidi) attraversano la membrana plasmatica passivamente trasportati da proteine di trasporto.

Processi attivi

Richiedono energia sotto forma di ATP o altre fonti (endocitosi ed esocitosi), permettono di trasportare sostanze contro gradiente di concentrazione, vengono dette pompe di scambio. Es. pompa sodio-potassio, per ogni molecola di ATP che viene consumata 3 ioni sodio vengono espulsi dalla cellula mentre 2 di potassio vengono importati dall’esterno all’interno.

Endocitosi

I materiali vengono trasportati all’interno della cellula, chiusi all’interno di una vescicola. Vi sono 3 tipi di endocitosi: pinocitosi, fagocitosi e endocitosi mediata da recettore.

• Pinocitosi: le vescicole si formano dalla membrana plasmatica e portano fluidi extracellulari o piccole molecole all’interno della cellula, come H2O.
• Fagocitosi: le vescicole si formano dalla membrana e portano particelle solide all’interno della cellula come batteri, virus, detriti cellulari ed altre particelle.
• Endocitosi mediata da recettori: molecole bersaglio legano specifici recettori che sono presenti sulla superficie della membrana plasmatica, i quali daranno luogo alla formazione di una vescicola. È di notevole importanza nel trasporto di sostanze come colesterolo e lo ione Ferro.

Esocitosi

Non è altro che il rilascio di liquidi dissolti dalle cellule quando le vescicole si fondono con la membrana plasmatica, ci permette quindi di eliminare scorie cellulari oppure i prodotti secondari, vengono accumulati in vescicole all’interno della cellula e poi espulsi dalla cellula stessa verso il fluido extracellulare.

Nucleo e citoplasma

Nucleo

Il nucleo contiene la maggior parte del DNA cellulare, le informazioni necessarie a dirigere il funzionamento della cellula. È anche la sede della duplicazione del DNA. Possiede un importante ruolo ovvero dirige il funzionamento della cellula e dirige in particolare i processi che avvengono nel citosol, riceve informazione relative all’attività del citosol. Queste info gli vengono fornite attraverso i pori nucleari, ovvero un complesso di proteine che regolano il movimento delle macromolecole verso l’interno e l’esterno del nucleo, regolano il passaggio di grandi proteine come l’RNA e il DNA.

Il nucleo è separato dal citoplasma dall’involucro nucleare il quale si divide in:

• Membrana nucleare interna
• Membrana nucleare esterna
• Separate tra loro da uno spazio perinucleare

Il nucleoplasma

Nel nucleoplasma sono immerse una rete di filamenti che vanno a formare la matrice nucleare, di fondamentale importanza perché fornisce supporto strutturale al nucleo.

All’interno del nucleo, si trova il DNA, complessato con proteine e ripiegato a costituire la cromatina. Prima dell’inizio della divisione cellulare la cromatina si addensa nei cromosomi. La cromatina è immersa nel nucleoplasma, mezzo acquoso che contiene la matrice nucleare. La struttura del nucleo è mantenuta dalla lamina nucleare struttura fibrosa di lamine.

Il nucleolo

“Fabbrica” per la costruzione dei ribosomi. Organulo non delimitato di membrana. Costituito da proteine e RNA e contiene tutti i componenti necessari alla sintesi dei ribosomi. Il nucleolo è costituito dalle regioni cromosomiche contenenti le istruzioni per sintetizzare gli RNA che formeranno i ribosomi (rRNA). Le cellule di mammifero contengono da 1 a 4 nucleoli; più nucleoli ed evidenti in cellule muscolari.

Nel nucleolo si possono distinguere:

• Una componente fibrillare (geni per gli rRNA)
• Una componente fibrillare densa (trascrizione rRNA)
• Una componente granulare (assemblaggio delle particelle pre-ribosomiali rRNA con le proteine importate dal citoplasma)

I ribosomi

Grandi, specializzati nella sintesi di proteine, ovvero nella traduzione degli RNA messaggeri, che avviene nel citoplasma. Sono formati da due subunità, tra le quali si trova un “canale” al cui interno scorre l’RNA messaggero.

Nelle cellule eucariotiche si trovano:

• Ribosomi adesi al reticolo endoplasmatico
• Ribosomi liberi nel citoplasma, che sintetizzano le proteine che rimangono nella cellula
• Ribosomi di mitocondri e cloroplasti, organuli che sono in grado di sintetizzare proteine.

Reticolo endoplasmatico

Il reticolo endoplasmatico, RE, è un fitto intreccio di tubuli e canali tra loro collegati, nel complesso prendono il nome di cisterne. Rappresenta il sistema di membrane cellulari più esteso.

Il RE si distingue in:

• RE rugoso, RER, molti ribosomi adesi alla membrana
• RE liscio, REL, privo di ribosomi (sintesi di lipidi, ed ormoni steroidei)

Funzioni del reticolo endoplasmatico

• Sintesi: Perché sono in grado di sintetizzare lipidi, proteine e carboidrati.
• Deposito: Perché sono in grado di conservare parte di molecole o delle sostanze che sintetizza o che assorbe dal citosol.
• Trasporto: Perché il reticolo è in grado di fare transitare le molecole da una parte all’altra della cellula.
• Detossificazione: Perché le tossine cellulari possono essere assorbite da questa rete membranosa e neutralizzata dagli enzimi contenuti all’interno della membrana.

Reticolo endoplasmatico rugoso (RER)

Accoglie le proteine neosintetizzate che vanno alla membrana, ai lisosomi e da esportare. Ruolo importante anche nel ripiegamento delle proteine, nella multimerizzazione, nella formazione di ponti disolfuro e nelle fasi iniziali della N glicosilazione (su residui di Asparagina). Polisomi (gruppi di ribosomi): sintetizzano le proteine che devono essere secrete o entrare nella membrana plasmatica. Si ritrova in tutte le cellule ma è più abbondante in cellule in cui vi è attiva sintesi di proteine (prevalentemente cellule secretorie).

Reticolo endoplasmatico liscio (REL)

Privo di ribosomi. Detossificazione molecole tossiche. Sintesi di lipidi per tutte le membrane cellulari. Produzione di steroidi e ceramide, precursore di glicolipidi e sfingomielina. Metabolismo del glicogeno negli animali (fegato e muscolo).

Apparato di Golgi

L'apparato del Golgi è un sistema di membrane continuo, formato da tubuli, cisterne, vescicole delimitate da una membrana. L'apparato del Golgi ha la funzione di rielaborare, selezionare ed esportare i prodotti del RER (reticolo endoplasmatico rugoso). Interviene dunque nell’impacchettamento di enzimi che saranno usati nel citosol, nel rinnovamento e nelle modifiche della membrana plasmatica.

1. Molte proteine prodotte dai ribosomi finiscono nel RER.
2. Dal RER si trasferiscono alle cisterne cis del Golgi attraverso vescicole.
3. Le proteine viaggiano attraverso le cisterne mediane verso quelle trans.
4. Alla fine del processo abbandonano sempre grazie a vescicole l’apparato del Golgi.

Funzioni dell’apparato di Golgi

• Modificazioni proteine provenienti dal RER mediante glicosilazione e fosforilazione
• Smistamento proteine, opportunamente “etichettate”, alle diverse destinazioni cellulari (lisosomi, membrana o secrezione)
• Trasporto lipidi
• Sintesi proteoglicani della matrice e carboidrati
• Creazione lisosomi

Traffico delle proteine

• Le proteine iniziano ad essere sintetizzate sui ribosomi nel citosol.
• Le proteine che hanno segnali di smistamento sono indirizzate: fuori dal citosol (proteine di secrezione) tramite vescicole di secrezione, nel nucleo, nell'ER, nei mitocondri, negli altri organelli.

Lisosomi

Organuli specializzati nella digestione enzimatica in ambiente acido di macromolecole in monomeri (nutrienti o componenti cellulari). Contengono più di 50 tipi di enzimi idrolitici. pH 5, mantenuto da pompe che spostano H+ dal citosol.

Malfunzionamento lisosomi: sindromi da accumulo. Es. Tay-Sachs (AR): accumulo cerebrale di lipidi dovuto a enzima esosaminidasi a deficitario, che provoca l'accumulo di sfigolipidi nel cervello.

Si dividono in lisosomi primari che contengono enzimi inattivi e lisosomi secondari che contengono enzimi attivi e si formano quando i lisosomi primari si fondono con un'altra vescicola legata alla membrana. Hanno funzione di difesa verso le malattie.

Perossisomi

Organuli membranosi più piccoli. Struttura simile ai lisosomi. Membrana singola. Degradano il perossido di idrogeno (H₂O₂), che può essere tossico per la cellula: 2 H₂O₂ → O₂ + 2 H₂O.

Mitocondri

Organuli con doppia membrana, sono le centrali energetiche della cellula, in cui avviene la respirazione cellulare, ovvero un insieme di reazioni che producono ATP (adenosina trifosfato) in seguito all’ossidazione di molecole.

• Doppia membrana: membrana mitocondriale esterna e membrana mitocondriale interna, ripiegata in creste, sede delle reazioni che producono ATP, ovvero che convertono l’energia chimica dei nutrienti in energia utilizzabile dalla cellula.
• Tra le due membrane si trova lo spazio intermembrana; delimitata dalla membrana mitocondriale interna si trova la matrice mitocondriale.
• Un mitocondrio animale contiene 5-10 molecole di DNA mitocondriale, in forma di una singola molecola circolare di DNA a doppia elica.
• Una cellula animale può contenere anche alcune migliaia di mitocondri.

Mitocondri e ATP

• L’ATP (adenosina trifosfato) è la molecola in cui viene depositata l’energia sotto forma di energia chimica contenuta nei gruppi fosfato.
• L’idrolisi di ATP ad ADP libera energia disponibile per far avvenire reazioni chimiche endoergoniche.
• I legami fosfato ad alta energia vengono prodotti mediante le reazioni cataboliche e la respirazione cellulare.

Il citoscheletro

Si presenta come una rete interna di fibre formata da 4 principali componenti, che sono i microfilamenti, i filamenti intermedi, i filamenti spessi e i microtuboli.

• La forma è molto importante nel funzionamento delle cellule.
• Le variazioni di forma fisiologiche sono coinvolte in numerosissimi processi.
• Importante criterio diagnostico tumori.