tessuto muscolare

Capitolo 15
Strutture e funzioni degli
animali: i concetti unificanti
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Organizzazione strutturale
gerarchia del corpo degli animali
15.1 Le strutture del corpo degli animali sono
perfettamente correlate con la loro funzione
• L’anatomia è lo studio della struttura di un
organismo.
• La fisiologia è lo studio delle funzioni delle varie
parti di un organismo.
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Le funzioni di specifiche parti di un organismo
(come le ali) dipendono dalla loro particolare
struttura.
Arto anteriore
Polso
Primo dito
Palmo
Rachide
Secondo dito
Terzo dito
Rachide
Struttura
della penna
Barba
Barbula
Uncino
Figura 15.1
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Struttura ossea
15.2 Gli animali sono dotati di un’organizzazione
strutturale di tipo gerarchico
L’organizzazione
strutturale del
mondo vivente è
impostata secondo
diversi livelli
gerarchici.
A Livello di cellula
Cellula muscolare
B Livello di tessuto
Tessuto muscolare
C Livello di organo
Cuore
D Livello di sistema
Sistema cardiovascolare
E Livello di organismo
Il risultato dell’interazione
di molti sistemi
Figura 15.2
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15.3 I tessuti sono gruppi di cellule con struttura e
funzioni comuni
• In quasi tutti gli organismi pluricellulari, la
maggioranza delle cellule del corpo è organizzata
in tessuti.
• I tessuti sono composti da gruppi di cellule simili,
specializzate, che hanno cioè una struttura
particolare che consente loro di svolgere un
compito preciso.
• Negli animali sono presenti quattro tipi di tessuto:
epiteliale, connettivo, muscolare e nervoso.
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15.4 Il tessuto epiteliale riveste internamente ed
esternamente il corpo e i suoi organi
• Il tessuto epiteliale, detto anche epitelio, è
costituito da strati di cellule strettamente adiacenti
che rivestono le superfici corporee, gli organi interni
e le cavità del corpo.
• I diversi tipi di tessuto epiteliale vengono definiti in
base al numero di strati cellulari da cui sono
composti e dalla forma delle cellule predominanti nel
tessuto.
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Il tessuto epiteliale svolge funzioni di protezione,
secrezione e scambio.
Superficie libera dell’epitelio
Nuclei
delle cellule
A Epitelio squamoso semplice
(rivestimento interno degli alveoli polmonari)
B Epitelio cubico semplice
(che forma un dotto renale)
D Epitelio squamoso stratificato
(rivestimento interno dell’esofago)
Strato di
cellule morte
Cellule epiteliali
in rapida divisione
Figura 15.4
C Epitelio cilindrico semplice
(rivestimento interno dell’intestino)
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Colonizzata SEM
Membrana basale
(matrice)
Tessuto
sottostante
E Epitelio squamoso stratificato
(pelle umana)
15.5 Il tessuto connettivo tiene uniti gli altri tessuti
e li sostiene
• I vari tipi di tessuto connettivo sono formati da un
insieme di cellule sparse e circondate da una
sostanza detta matrice.
• Generalmente, la matrice è composta da fibre
immerse in una sostanza che può essere liquida,
gelatinosa o solida.
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Il tessuto connettivo sostiene e tiene uniti gli altri
tessuti.
Gocciole
di grasso
Cellule cartilaginee
C Tessuto adiposo
Nucleo
della cellula
Matrice
D Tessuto cartilagineo
(parte terminale di un osso)
Fibre di collagene
B Tessuto connettivo fibroso
(forma tendini e legamenti)
Cellula
Fibra di collagene
Fibre elastiche
Figura 15.5
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Canale centrale
Globuli bianchi
Matrice
Cellule ossee
Globulo
rosso
Plasma
A Tessuto connettivo lasso
(strato sottocutaneo)
E Tessuto osseo
F Sangue
15.6 Il tessuto muscolare permette il movimento
• Il tessuto muscolare è costituito da fasci di lunghe
cellule chiamate fibre muscolari ed è il più abbondante
tessuto negli animali.
• Il tessuto muscolare scheletrico è formato da
muscoli detti volontari perché, in genere, l’animale può
controllarne la contrazione.
• Il tessuto muscolare cardiaco costituisce il tessuto
contrattile del cuore. I muscoli cardiaci pompano il
sangue.
• Il tessuto muscolare liscio è costituito da fibre
involontarie responsabili della contrazione delle pareti
degli organi interni come lo stomaco.
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I tre tipi di muscoli:
Unità di contrazione
muscolare
Fibra muscolare
Fibra
muscolare
Giunzione tra due cellule
Nucleo
Nucleo
Fibra muscolare
Nucleo
B Muscolo cardiaco
A Muscolo scheletrico
C Muscolo liscio
Figura 15.6
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15.7 Il tessuto nervoso forma una rete di
comunicazione
Il tessuto nervoso trasmette le informazioni da una parte
all’altra del corpo sotto forma di segnali, o impulsi, nervosi.
Percepisce gli stimoli, determina e dirige le risposte e fa sì che
le varie parti del corpo agiscano come un insieme coordinato.
Corpo cellulare
Nucleo
Figura 15.7
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LM 330×
Prolungamenti cellulari
15.8 Gli organi sono formati da tessuti
Un organo è costituito da diversi tessuti che, nel loro
insieme, hanno il compito di svolgere una specifica
funzione.
Lume
Intestino tenue
(in sezione)
Lume
Tessuto epiteliale
(epitelio cilindrico)
Tessuto connettivo
Tessuto muscolare
liscio (2 strati)
Tessuto connettivo
Figura 15.8
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Tessuto epiteliale
15.9 I sistemi cooperano per svolgere le funzioni
vitali
• Per costituire un sistema (o apparato) è
necessaria l’integrazione di diversi organi.
• Ogni sistema svolge una o più funzioni.
• Nei vertebrati sono presenti 12 sistemi principali.
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Il sistema digerente e il sistema respiratorio
accumulano cibo e ossigeno.
Bocca
Esofago
Fegato
Stomaco
Cavità nasale
Laringe
Trachea
Bronco
Intestino tenue
Polmone
Intestino crasso
Ano
A Sistema digerente
Figure 15.9A, B
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B Sistema respiratorio
• Il sistema cardiovascolare, aiutato dal sistema
linfatico, rifornisce le cellule del corpo di ossigeno
e sostanze nutritive.
• Il sistema immunitario, insieme al sistema
linfatico, protegge il corpo dall’attacco di sostanze
estranee, microrganismi e cellule cancerose.
Midollo
osseo
Cuore
Timo
Milza
Linfonodi
Vasi
sanguigni
Figure 15.9C–E
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C Sistema cardiovascolare
Vasi linfatici
D Sistema immunitario
E Sistema linfatico
• Il sistema escretore elimina dal sangue le
sostanze azotate di scarto.
• Il sistema endocrino e il sistema nervoso
controllano e coordinano le attività corporee.
Ipofisi
Tiroide
Timo
Ghiandola surrenale
Rene
Uretere
Vescica
Uretra
F Sistema escretore
Figure 15.9F–G
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Pancreas
Cervello
Organo di senso
Midollo spinale
Nervi
Testicolo
(maschio)
Ovaia
(femmina)
G Sistema endocrino
H Sistema nervoso
• Il sistema tegumentario riveste e protegge il
corpo.
• Il sistema scheletrico e il sistema muscolare
sostengono l’organismo e gli permettono di
muoversi e mantenere una postura.
Capelli
Cartilagine
Pelle
Unghie
I Sistema tegumentario
Figure 15.9I–M
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Muscoli
scheletrici
Ossa
L Sistema scheletrico
M Sistema muscolare
Il sistema riproduttore produce i gameti e gli
ormoni sessuali.
Maschio
Femmina
Prostata
Vescicole seminali
Uretra
Pene
Ovidotto
Ovaia
Utero
Vagina
Testicoli
Figura 15.9N
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N Sistema riproduttore
COLLEGAMENTI
15.10 Nuove tecniche di visualizzazione delle
immagini permettono di osservare l’interno del corpo
• Tra gli sviluppi più straordinari della tecnologia in
campo medico vi sono le tecniche che permettono
ai medici di «vedere» gli organi e i sistemi senza
dover ricorre alla chirurgia.
• I raggi X, scoperti nel 1895, sono stati il primo
strumento che ha consentito di produrre
un’immagine fotografica (radiografia) degli organi
interni. I raggi X vengono usati di routine per
evidenziare le fratture delle ossa e le carie.
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La tomografia assiale computerizzata (TAC)
fornisce, grazie a un computer, immagini di una
sequenza di sottili sezioni trasversali del corpo ed è
un eccellente strumento diagnostico.
Figura 15.10A
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Figura 15.10B
• La risonanza magnetica (RM) è una tecnica che
sfrutta il comportamento degli atomi di idrogeno
contenuti nelle molecole d’acqua.
• È in grado di evidenziare chiaramente i tessuti
molli perché questi sono costituiti prevalentemente
da acqua.
• È particolarmente adatta per evidenziare problemi
a livello dei tessuti nervosi circondati da osso,
come le fibre nervose nel midollo spinale.
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La risonanza magnetica microscopica (RMM)
fornisce immagini tridimensionali di strutture molto
piccole (come gli organi di un embrione).
Figura 15.10C
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La tomografia a emissione di positroni (PET) è
una tecnica che fornisce informazioni sui processi
metabolici in punti specifici del corpo.
MAX
ASCOLTARE
PAROLE
Figura 15.10D
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EMETTERE
PAROLE
VEDERE
PAROLE
PENSARE
PAROLE
MIN
Gli scambi con l’ambiente esterno e l’omeostasi
15.11 Gli adattamenti strutturali favoriscono gli
scambi chimici tra gli animali e l’ambiente
• Gli animali non possono sopravvivere se non
scambiano sostanze con l’esterno.
• Questi scambi avvengono anche a livello della
cellula, attraverso la propria membrana.
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Nei piccoli animali con una struttura corporea semplice (come
l’idra) la superficie esposta di ogni cellula è abbastanza
estesa da poter provvedere in modo soddisfacente, tramite la
diffusione e il trasporto attivo, alle esigenze dell’intero volume
del citoplasma.
Bocca
Diffusione
Diffusione
Cavità gastrovascolare
Figura 15.11A
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Due strati
di cellule
• Gli animali con un corpo strutturalmente complesso
hanno strutture specializzate che aumentano la
Ambiente esterno
superficie interna.
Bocca
• Lo scambio di sostanze
tra il sangue e il corpo
avviene attraverso il
liquido interstiziale: le
sostanze passano dal
sangue al liquido
interstiziale e da questo
alle cellule.
Sistema
digerente
Cibo
CO2 O2
e
gu
n
a
S
Sistema
respiratorio
Liquido
interstiziale
Cuore
Sostanze
nutritive
Sistema
circolatorio
Cellule
Intestino
Sistema
escretore
Ano
Figura 15.11B
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Sostanze
non assorbite (feci)
Prodotti di rifiuto
metabolico (urina)
Il sistema respiratorio possiede un’enorme superficie
interna, con un’ampia rete di capillari.
Figura 15.11C
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15.12 Gli animali regolano il proprio ambiente interno
In risposta ai cambiamenti delle condizioni dell’ambiente
esterno, molti animali possono mantenere relativamente
costanti le condizioni del proprio ambiente interno, una
condizione nota come omeostasi.
Ambiente
esterno
Meccanismi
omeostatici
Ampie
fluttuazioni
Figura 15.12A
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Figura 15.12B
Ambiente
interno
Piccole
fluttuazioni
15.13 L’omeostasi è regolata da meccanismi a
feedback negativo
Il termostato nel cervello attiva
meccanismi di raffreddamento.
La maggior parte dei
sistemi di controllo
che regolano
l’omeostasi si basa
su un meccanismo a
feedback negativo,
nel quale il
cambiamento di una
variabile provoca
reazioni che
contrastano quel
cambiamento.
Figura 15.13
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Le ghiandole sudoripare secernono sudore
che, evaporando, raffredda il corpo.
I vasi sanguigni della pelle si dilatano;
il calore viene disperso.
Temperatura al di
sopra della norma
Il termostato spegne
i meccanismi
di raffreddamento.
Diminuzione
della temperatura
Omeostasi:
Temperatura interna
del corpo di circa
36–38οC
Aumento della
temperatura
Il termostato spegne
i meccanismi di
riscaldamento.
Temperatura al di
sotto della norma
I vasi sanguigni della pelle si restringono;
la perdita di calore viene resa minima.
Il termostato nel cervello attiva
meccanismi di riscaldamento.
I muscoli scheletrici si contraggono rapidamente,
provocando brividi, che generano calore.