Sostegno e Movimento
SOSTEGNO
• Apparato scheletrico
Gli scheletri
• Componente fondamentale del blaupan
• Funzioni del sistema scheletrico:
Protezione (gusci-conchiglie-tubi-capsule)
Sostegno svolte da elementi di rinforzo (pastre,
impalcature,tiranti)soprattutto animali terrestri
Locomozione (sistema muscolo-scheletrico
integrato,elementi articolati)con maggiore valore
adattativo come contributo essenziale alla
motilità
Strutture scheletriche con
funzione puramente
protettiva:Protozoi
Strutture scheletriche con funzione di
sostegno e locomozione e anche
protezione:Artropodi e vertebrati
Scheletri
• Costituiti:materiali strutturali solidi con una serie
di requisiti che valgono per l’edificazione di
qualsiasi sistema di sostegno:
1)Economicità
2)Leggerezza
3)Rigidità e resistenza
4)adattabilità,crescita e autoriparazione
• 1)materiali scheletrici facilmente reperibili
• 2)l’aumento del peso corporeo porta notevoli
problemi
• 3)per far fronte a stress meccanici (materiali
composti da matrici rinforzate con fibre)
• 4)comportano che lo scheletro sia costituito da
materiale non inerte adeguato a rispondere alle
diverse esigenze dell’ambiente esterno e alle
varie fasi del ciclo vitale
• L’importanza del sistema scheletrico per
un animale è supportata dal fatto che
quasi tutti i Metazoi lo posseggono e se
manca è sostituito da un supporto
alternativo.
Tipi di scheletro
• Idroscheletro:liquido cavità corporea
turgore dei tessuti interni
• Rigidi : esoscheletro(esterno al corpo)
endoscheletro(interno al corpo)
Animali a corpo molle
• IDROSCHELETRO
Funzione di sostegno e locomozione si
realizza grazie al turgore interno
sfruttando
Combinazione muscolo-scheletrica del
Sacco muscolo-cutaneo della parete
corporea
+
liquido cavità corporea
Celoma:cavità corporea
• La cavità corporea o celomatica è uno spazio
pieno di liquido,nel quale possono essere
sospesi gli organi interni,che circonda
l’intestino. Rappresenta una superficie per la
diffusione di gas,nutrimenti,sostanze di rifiuto,ha
funzione di scheletro idrostatico (sostegno e
flessibilità)
Presenza e tipo di cavità del corpo
--- Acelomati (platelminti e nemertini) es
planaria e tenia
--- Pseudocelomati (nematodi molti
parassiti)
--- Celomati (tutti gli altri phyla)
Funzione di sostegno e
locomozione dell’idroscheletro
• Pseudocelomati e celomati
Il celoma fa da sostegno al corpo ma dà anche
il necessario complemento ai muscoli che
realizzano il movimento esercitando la loro
azione sull’idroscheletro che si deforma pur
mantenendo un volume costante
Acelomati
• Negli acelomati lo stesso turgore dei
tessuti interni può essere utilizzato come
applicazione di sistema idraulico atipico
In base alle differenze nelle fasi iniziali dello
sviluppo gli zoologi dividono gli animali bilateri in
due linee evolutive
• Protostomi:il blastoporo embrionale dà
origine alla bocca, Schizocelia
platelminti(acelomati),nematodi(pseudoc
elomati),molluschi,anellidi,artropodi(euc
elomati
• Deuterostomi :il blastoporo dà origine
all’apertura anale,Enterocelia
echinodermi,emicordati,cordati
Sono esclusi da questa distinzione sistematica: Poriferi,Cnidari,Ctenofori
Classificazione tradizionale
Protostomi
• Maggior parte dei
celomati
• Molluschi
• Anellidi
• Artropodi
Deuterostomi
• Echinodermi
• cordati
↓ ↓ ↓↓
↓
↓
←
→ eumetazoi
←
→
Antenato comune
→
→
←
→
Scheletro rigido tende ad
affermarsi nella filogenesi come
scelta evolutiva
• Protostomi esoscheletro
• Deuterostomi endoscheletro
Scheletri rigidi
• Matrice extracellulare(con componente
organica ed inorganica)prodotta da cellule
epiteliali e connettivali attraverso un
processo di secrezione e biomineralizzazione
• Polisaccaridi, proteine
fibrose:resistenza,flessibilità
• Carbonato di calcio,silice,fosfato di calcio
celestina:durezza,rigidità
Esempi di gusci esterni o di impalcature interne si trovano fin
dai Protozoi
protozoi
FORAMNIFERI
Endoscheletro costituito da una capsula centrale da
cui si dipartono i pseudopodi aghiformi
Scleriti e
spicole
endoschelet
riche di
natuea
organica(spo
ngina) ed
inorganica(ca
lcarea e
silicea) nei
poriferi
Strutture
scheletriche di vario
tipo nei Cnidari
Eso-endoscheletro
e idroscheletro
Esoscheletro
dei
molluschi:
la conchiglia
La conchiglia
• Se presente,è secreta dalle ghiandole del mantello e da
esso tapezzata.Presenta tre strati:
• Periostraco:strato corneo esterno,composto da una
proteina molto resistente(conchiolina);si accresce solo
sul margine della conchiglia.
• Prismatico:intermedio,è composto da prismi di
carbonato di calcio immersi in una matrice
proteica.L’aumento delle dimensioni avviene dal margine
della conchiglia.
• Madreperlaceo:interno,è composto da lamine di
carbonato di calcio immerse nella matrice proteica.E’
secreto in continuazione e diventa più spesso nel corso
della vita dell’animale.
Esoscheletro
trova il suo
più completo
sviluppo negli
artropodi
La cuticola si
specializza e si
stratifica formando
un epicuticola
esterna,un’esocuti
cola e
un’endocuticola
Artropodi crostacei
• Alle componenti organiche(cuticola) si
aggiunge una componente inorganica di
rinforzo corazza esoscheletrica di
carbonato di calcio
endoscheletro
Endoscheletro degli
echinodermi
Tessuto scheletrico mesodermico costituito da
cellule,fibre e matrice inorganica calcificata.
Tessuto
scheletrico
mesodermico
rappresentat
o dalla
Notocorda
nei
protocor
dati
Colonna vertebrale e strutture scheletriche di sostegno(scheletro
assile ed appendicolare)nei
vertebrati
Gli scheletri rigidi(eso-endoscheletro)sono analoghi dal punto di
vista funzionale,infatti quando costituiscono un sistema
articolato,funzionano come sistemi di leve meccaniche che
amplificano il movimento realizzato dai singoli muscoli.Ruolo
importante rivestono le articolazioni che limitano il movimento che
le componenti scheletriche possono fare reciprocamente.
MOVIMENTO
Il movimento e le strutture coinvolte nella motilità,nel corso dell’evoluzione
hanno trovato la loro espressione in un’infinita gamma di diversificazioni e
variazioni in relazione all’ambiente e ai diversi stili di vita
Tutti gli animali si muovono
• Animali sessili:muovono l’ambiente
rispetto al corpo, movimento attivo di parti
del corpo e/o cambiamento della forma del
corpo. (Stadi larvali animali mobili)
• Animali mobili: spostano il corpo rispetto
all’ambiente ,locomozione
Modalità della motilità animale
• Movimento ameboide
• Movimento ciliare
• Movimento muscolare
Queste modalità se pur diverse nei
meccanismi e applicazioni in cui vengono
realizzate si basano sempre su alcuni
principi fondamentali
• Il movimento animale obbedisce agli
stessi principi di base cui sono
sottoposti tutti i corpi in movimento
Principi fondamentali
• I’organismo animale è un corpo in riposo rispetto al suo ambiente e
quindi richiede l’applicazione di una forza esterna
• L’applicazione di una forza sbilanciata ad una massa in movimento
risulta in un’accelerazione(o in una decelerazione)della massa in
direzione della forza
• Per ogni azione esiste una reazione uguale e contraria
• Per muoversi dovrà vincere le forze che tendono ad opporsi al
movimento(attrito-resistenza,acqua-aria-substrato)di diversa entità
in relazione alle dimensioni dell’organismo
• Le forze possono essere applicate anche in direzioni diverse da
quelle del movimento,sarà la forza risultante a determinare la
direzione del movimento
• L’energia viene conservata in tutti i sistemi:l’energia chimica può
essere trasformata in meccanica,questa in cinetica ecc.
• Il movimento è un lavoro meccanoco ad alto
costo energetico.
Si basa su due sistemi cellulari :
1)Microtubuli
2)Componenti filamentose acto-miosiniche
Entrambi si basano su componenti del
citoscheletro e motori proteici(idrolisi dell’ATP
per cambiamenti conformazionali nei motori
proteici)
• Microtubuli
→
movimento ciliare
• Sia in organismi unicellulari che in metazoi
a livello di cellule isolate come i gameti o
negli epiteli ciliati
• Componenti filamentose acto-miosiniche
→ movimento ameboide e muscolare
• Ameboide anche nei pluricellulari come
migrazioni cellulari o cellule circolanti di
vario tipo
• Il movimento a dispetto dell’alta spesa
energetica richiesta è stato avvantaggiato
nell’evoluzione per i numerosi vantaggi:
• Aumento del tasso di
alimentazione(aumento capacità
predatorie)
• Riduzione tasso di predazione(aumento
capacità di sfuggire)
• Allontanamento da ambienti
sfavorevoli(dispersione geografica)
• Incremento incontro con partner sessuali
Movimento
ameboide
Movimento ciliare
Ad esclusione di
nematodi ed artropodi
Tutti i gruppi presentano
nel loro corpo epiteli
ciliati sia in superficie
che come rivestimento
di organi interni
implica sempre un mezzo fluido
Parte
strutturale
e motore
molecolare
Protozoi,spermatozoi
Movimento muscolare
• E’ responsabile dei movimenti esteriori del
corpo,locomotori e non,e dei movimenti
interni al corpo
:
• Nel movimento muscolare all’azione
contrattile delle fibre muscolari
(scorrimento reciproco dei filamenti da
actina e miosina) corrisponde un’azione
antagonista che può essere esercitata :
• 1)dal turgore dei tessuti
• 2)da legamenti elastici
• 3)da muscoli antagonisti sia degli arti di
artropodi e vertebrati che da fasci
muscolari perpendicolari al sacco
muscolo-cutaneo
Fibre muscolari
• Effettuano un lavoro contraendosi in modo
attivo sotto il controllo del sistema nervoso
Cellula muscolare:scorrimento reciproco dei
filamenti di actina e miosina
• I muscoli esercitano una trazione su un
punto del corpo così questo esercita una
spinta verso il mezzo ambiente sfruttando
il principio della leva
locomozione
• Quando le forze vengono trasmesse
all’ambiente per mezzo di appendici o
parete del corpo
I muscoli rappresentano la componenti
attive mentre gli elementi scheletrici
rappresentano quelle passive
Sacco muscolo-cutaneo
• Organo locomotorio formato dai tegumenti
e dai sottostanti strati muscolari
Il movimento si ottiene con l’accorciamento
e l’allungamento del corpo dato dall’attività
dei muscoli long e circol
Tegumento:epidermide derma e tessuto
sottocutaneo
Appendici articolate
• Strutture locomotorie specializzate,i fasci
muscolari si inseriscono sugli elementi
scheletrici
Funzionamento:tiranti che muovono un
sistema di leve rigide
Artropodi-vertebrati
La trasmissione delle forze generate dal muscolo
Sistema di leve meccaniche
tramite l’idroscheletro
• Primo tentativo di
muscolarizzazione:CNIDARI componente
contrattile(miosina-actina)presente in
cellule epiteliali dell’ectoderma e
gastroderma
La contrazione esercitata
sull’idroscheletro(quando è chiuso e pieno
d’acqua) causa deformazione del corpo e
movimento dei tentacoli
• Sull’origine di questo tipo di muscolatura ci
sono pareri discordi alcuni infatti ritengono
che non si tratti di vera e propria
muscolatura ossia non avrebbe origine
mesodermica
Metazoi
componente muscolare è sicuramente mesodermica sia
per la componente somatica che per quella viscerale
• La componente di muscolatura
somatica,responsabile della
locomozione,comprende modelli di
muscolo diversi a seconda della presenza
o assenza di una organizzazione
sarcometrica ossia di una suddivisione
interna in unità contrattili definite
• Animali a corpo molle (platelminti
nemertini alcuni molluschi):muscolo non
sarcometrico liscio
• Animali con scheletro (idro o rigido):
muscoli sarcometrici striati
• La componente di muscolatura viscerale
(studiata solo in vertebrati e pochi altri)pur
non essendo organizzata in sarcomeri è
costituita da fibre estremamente
organizzate e specializzate per cui non
può essere definita né liscia né striata.
Fa eccezione quella cardiaca che è
sarcometrica.
Animali con idroscheletro
• Muscolatura a striatura trasversale→
contrazioni veloci ma di modesta estensione
Animali con Eso-endoscheletro
•Striatura obliqua→contrazioni lente ma
con maggiore estensione
