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://www.medtropolis.com/VBody.asp

http://sv.berkeley.edu/showcase/pages/bones.html

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.

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).

epifisi

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 organicaPesiamo 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 83,89-85,90% Carbonato di calcio 9,06-11,00% Fosfato di magnesio 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

Resistenza

Leggerezza

CRASH

“osso cavo”“osso pieno”

Economicità

“La forza dell’essere cavi“: simulazione coi mattoni

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.

Simulazione con fogli di cartoncino

“osso pieno”“osso cavo”“osso cavo”

Osso pieno Osso cavo

Le ossa cave presentano il design migliore nel sopportare grandi pesi,offrendo al contempo stesso leggerezza, così da consumare meno energia nella loro formazione.

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.

La struttura e la composizione delle ossa le rendono adatte alla funzioni che devono compiere.

Ossa piatte e ossa corteLe 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 2Adesso 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 5Prova a muovere la gamba attorno all'anca. Schematizza, usando delle frecce dritte, i movimenti che riesci a compiere.

Movimento 4Muovi una falange del dito indice. Schematizza, usando delle frecce dritte, i movimenti che riesci a compiere

Movimento 6Adesso 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 MOV 1 MOV 2 MOV 3 MOV 4 MOV 5 MOV 6

MODA MOV

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.