L’apparato scheletrico
Obiettivi formativi
1. Comprendere che lo scheletro:
i. è responsabile della forma;
ii. contribuisce a delimitare le regioni e le cavità corporee dove sono situati
apparati e sistemi;
iii. ha funzione di protezione;
iv. costituisce il principale deposito di calcio;
v. ospita i progenitori degli elementi figurati del sangue;
vi. rende possibili i movimenti, essendo strettamente connesso all’apparato
muscolare;
vii. influisce sull’equilibrio.
2. Conoscere la posizione e le caratteristiche generali delle principali strutture
ossee dello scheletro (in particolare lo scheletro degli arti, del tronco, della
pelvi e del cranio).
Questionario iniziale
1) Guardando le due figure, che rapporto potrebbe esserci tra di esse?
2) Associa a ciascuno personaggio il proprio scheletro. Perché riesci a fare
questo?
3) Riesci a riconoscere l’animale dal proprio scheletro? Se si, quali sono le
caratteristiche dello scheletro che ti hanno permesso il riconoscimento?
4) Completa la figura disegnando le parti
mancanti dello scheletro. Perché ti è stato
possibile far questo?
Se ti ricordi, assegna il nome alle ossa e alle
parti del corpo indicate.
Mandibola
Omero
Costola
Vertebra
Bacino
Femore
Tibia
Perone
Metacarpo
Metatarso
Falange
Cranio
Arto inferiore
Tronco
Gabbia Toracica
Scrivi il nome di altre ossa che conosci,
indicandone la posizione.
5) Siete ragazzi di 12-13 anni. Il vostro prof. di scienze ha … età.
Secondo voi, qual è l’età del vostro scheletro? E quello del vostro professore?
6a) “La nonna è scivolata sul ghiaccio e si è rotta il femore. La mia sorellina,
che è caduta insieme a lei, non si è rotta niente.”
Perché una caduta simile ha avuto conseguenze diverse in un bambino e in
una persona anziana?
6b) “La nonna e la mia sorellina sono scivolate sul ghiaccio e si sono rotte il
femore. La nonna ha dovuto tenere il gesso per due mesi, la mia sorellina
solo per uno”.
Perché?
Struttura generale dello scheletro dell’uomo
Si portano in classe delle radiografie, con le quali si
cerca di ricostruire lo scheletro di un uomo.
Si incominciano così a distinguere e a conoscere la
posizione e le caratteristiche generali delle principali
strutture ossee dello scheletro degli arti, del tronco,
della pelvi e del cranio.
Si osserva inoltre la presenza dei tre tipi di ossa,
lunghe, brevi e piatte.
La radiologia delle ossa e dell'apparato scheletrico è la
più antica applicazione dei raggi x allo studio del
corpo umano.
Essa è resa possibile dalla marcata radiopacità
intrinseca delle ossa, determinata dal loro elevato
contenuto in calcio, elemento di numero atomico
relativamente elevato che arresta in maniera selettiva e
netta le radiazioni.
http://sv.berkeley.edu/showcase/pages/bones.html
http://www.medtropolis.com/VBody.asp
Struttura dell’osso lungo
Prevale la lunghezza su larghezza e spessore
dell’osso.
Termina con un rigonfiamento a ciascuna delle
due estremità, in cima alle quali si trova un
materiale piuttosto resistente, ma ancora
elastico e non duro come l’osso, la cartilagine.
epifisi
Una sottile pellicina riveste l’osso, detta
periostio, che ha la funzione di nutrire,
accrescere e rigenerare le cellule dell’osso,
quando sono distrutte o devono essere
rimodellate.
Spaccando l’osso longitudinalmente, si vede
che l’interno è cavo. La cavità lunga è riempita
di una sostanza molliccia e gialla, il midollo
giallo, ricco di grassi, specie negli adulti.
Le estremità rotondeggianti sono invece
riempite di un materiale duro, spugnoso,
contenente ancora del midollo, ma di colore
rosso: in questo si producono i globuli rossi del
sangue (circa due milioni di globuli rossi al
secondo).
diafisi
•
•
Chiedere a qualche studente se si è fratturato un osso. Discutere come l’incidente
è avvenuto, l’esperienza all’ospedale, il tempo di recupero, come l’esperienza ha
eventualmente cambiato ciò che poteva compiere.
Mostrare i raggi X, il trauma dell’osso e il suo recupero.
Componenti delle ossa: parte minerale + parte organica
Pesiamo un osso.
Mettiamolo sotto una fonte di calore per lungo tempo, finchè si trasforma in una sostanza biancastra. Pesiamolo di
nuovo: il peso è diminuito di circa 1/3. Se si butta a terra, si rompe.
L’osso si è calcinato: ha perduto la parte organica, ed è rimasta solo la parte minerale, friabile (carbonato e fosfato di
calcio).
Prendiamo un secondo osso simile al primo e mettiamolo a scaldare nell’ acido muriatico.
Si ottiene una sostanza che ha perso tutta la durezza dell’osso: è molle ed elastica (osseina).
Osso: 1/3 parte organica 2/3 parte minerale
La sostanza fondamentale delle ossa allo stato fresco è costituita da:
sostanza inorganica 55,28%
sostanza organica 26,82%
acqua
17%.
La parte inorganica è costituita da:
Fosfato di calcio
Carbonato di calcio
Fosfato di magnesio
83,89-85,90%
9,06-11,00%
1,04-1,84%
Floruro di calcio
3,20-0,70%.
Problema: annodare un osso lungo
Carbonato di calcio
Acido muriatico
Acqua
Etichetta di un latte arricchito di sali di calcio
Osso lungo
Bunsen
“La forza dell’essere cavi“: simulazione coi mattoni
Economicità
Resistenza
“osso cavo”
“osso pieno”
Leggerezza
CRASH
Simulazione con fogli di cartoncino
1) Arrotolare tre fogli di cartoncino nella forma di un cilindro cavo;
2) Mettere il cilindro in posizione verticale e porre su di esso dei pesi fino al collasso della struttura;
3) Arrotolare tre fogli di carta in maniera da formare un cilindro pieno e ripetere quanto fatto
precedentemente;
4) Confrontare i risultati delle due simulazioni.
“osso cavo”
“osso pieno”
Osso pieno
Osso cavo
La struttura e la composizione delle ossa le rendono adatte alla funzioni che
devono compiere.
La frazione calcificata è responsabile della durezza dell'osso, mentre quella
organica è responsabile della flessibilità e, dunque, della robustezza e della
resistenza alla trazione del tessuto.
Le ossa cave presentano il design migliore nel sopportare grandi pesi,offrendo al
contempo stesso leggerezza, così da consumare meno energia nella loro
formazione.
Ossa piatte e ossa corte
Le ossa corte sono ossa in cui le tre dimensioni sono quasi equivalenti. Sono costituite da tessuto spugnoso
(contenete midollo rosso) completamente avvolto da una lamina di tessuto compatto. Ne sono esempi le
vertebre e le ossa del carpo e tarso.
Le ossa piatte sono ossa estese in superficie, ma molto sottili di spessore. Sono costituite da due strati di
tessuto compatto che comprendono uno strato di tessuto spugnoso contenente midollo rosso. Esempi di
ossa piatte sono le ossa del cranio e lo sterno.
Perché sono strutturate in tal modo?
Struttura microscopica dell’osso
Come si formano le ossa: immagini da mettere in ordine
Le funzioni dello scheletro
Scatola cranica: diverse ossa saldate insieme. Dito sul labbro superiore e
mastichiamo: la parte superiore sta ferma. Dito sul mento: si muove: mandibola si
articola
Gabbia toracica e costole: toccate sterno, costole e pancia. Dietro la spina dorsale,
susseguirsi di ossa incolonnate l’una sull’altra (costruire per far vedere flessibilità?)
Funzione? Protezione
ACTIVITY 4 "GET A BACKBONE" 1) Students will get the following
material: 2 large, 2 medium, and 2 small empty thread spools, 1 pencil,
scissors, ruler, hole puncher, string, and tape. 2) Students will draw 5 circles
on the cardboard by tracing the base of 2 large, 2 medium, and 1 small
spools of thread. 3) Students will cut the circles out and will punch holes
through the center of them. 4) Students will cut an 18in (45cm) length of
string. 5) Students will began threading the spools of thread together
beginning with the largest spools, taping the string to the bottom of the
largest spool (cardboard circles of corresponding sides will be threaded
between each pair of spools). 6) Students will blow up a balloon and will
place it on top of the model. 7) Students will stand the column of spools on
the table (largest on the bottom) and push top spools about 2 inches to the
side. 8) Teacher will explain that the small spools at the top represent the
cervical vertebrae, the medium spools represent the thoracic vertebrae and
the larger bottom spools represent the lumbar vertebrae. The teacher will
also explain that because the vertebrae, like the spools, are not permanently
attached together the human body can bend and lean in different directions.
Between each pair of vertebrae is a disk of cartilage that acts as a shock
absorber, just as the cardboard circle between the spools keeps them from
knocking together. Without this flexible disc the vertebrae would grind
together and the body would be able to twist, turn, or bend the torso without
pain and damage.
Funzione di sostegno
Pupazzetto senza niente dentro. Cosa possiamo fare per farlo stare in piedi?
Endo e esoscheletro (vertebrati e invertebrati)
Funzione di movimento associato al sistema muscolare
Leve e articolazioni permettono il
movimento dello scheletro
Movimento: le articolazioni
Completa il test che ti verrà proposto con l'apposita tabella e poi confronta i
tuoi risultati con quelli dei tuoi compagni (considera solo i movimenti
completi).
Movimento 1
Chiedi al tuo vicino di banco di tenerti fermo un
braccio e prova a muovere l'avambraccio attorno
al gomito. Schematizza, usando delle frecce
dritte, i movimenti che riesci a compiere.
Movimento 2
Adesso sposta il braccio all'altezza della spalla e prova
a descrivere quali movimenti riesci a fare.
Schematizza, usando le frecce dritte, i movimenti che
riesci a compiere.
Movimento 3
Sempre facendoti aiutare da un tuo compagno tieni fermo
l’avambraccio e prova a muovere il polso. Schematizza,
usando delle frecce dritte, i movimenti che riesci a
compiere.
Movimento 4
Muovi una falange del dito indice. Schematizza,
usando delle frecce dritte, i movimenti che riesci a
compiere
Movimento 5
Prova a muovere la gamba attorno all'anca.
Schematizza, usando delle frecce dritte, i movimenti che
riesci a compiere.
Movimento 6
Adesso fingi di masticare un panino. Schematizza, usando delle
frecce dritte, i movimenti che riesci a compiere.
Se hai disegnato due frecce per movimento, allora hai usato un'articolazione a
cerniera o cilindrica; se le frecce sono più di due allora l'articolazione si dice
sferica.
Adesso compila la tabella:
Numero di frecce disegnate per compiere il movimento
ALUNNO
MODA MOV
MOV 1
MOV 2
MOV 3
MOV 4
MOV 5
MOV 6
Movimento
Nome articolazione Tipo articolazione
I diversi tipi di articolazioni
Sfruttando lo schema dell’esercizio precedente e radiografie del corpo
umano, si chiede agli studenti di costruire un modellino che possa
rappresentare le articolazioni del corpo umano.
Le articolazioni mobili collegano tra di loro le ossa che devono compiere movimenti ampi, come quelli
delle braccia e delle gambe. Nella zona di contatto le due ossa sono rivestite da cartilagine, un tessuto
più elastico di quello osseo, mentre l’intera articolazione è avvolta dalla capsula sinoviale contenente il
liquido sinoviale, che, oltre a nutrire la cartilagine, fa anche da lubrificante.
Le ossa sono poi collegate da legamenti, cordoni elastici che pur consentendo il movimento
impediscono che le ossa si allontanino dalla posizione corretta.
Le articolazioni semimobili permettono movimenti solo
limitati. Le ossa non sono a diretto contatto, ma sono
divise da uno strato di cartilagine che permette loro di
scivolare dolcemente l’una sull’altra.
Questo tipo di articolazione si trova tra le vertebre che
compongono la colonna vertebrale.
Le articolazioni fisse non consentono alcun movimento: le
ossa sono quindi a stretto contatto tra di loro, così che i
margini dell’una sono perfettamente aderenti a quelli
dell’altra.
Questo tipo di articolazione si trova tra le ossa che
formano il cranio.
Datemi un perno e un uomo e vi solleverò l’universo…
Costruzione di leve e analoghi nell’uomo
Comparazione con animali
Disegni di ali, mano, pinna e riconoscere ossa simili. Omologia e similitudine
Adattamenti dello scheletro in diversi animali:
Lo scheletro dei Cetacei non deve sostenere il
peso del corpo: è formato da ossa spugnose e
impregnate di grasso, per migliorare il
bilanciamento idrostatico. Le costole non sono
unite. Se spiaggiato, l’animale muore schiacciato
dal suo stesso peso.