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I muscoli e le ossa

L’apparato locomotore è il sistema di organi che permette il movimento nei vertebrati.

Funzione: Sostenere e muovere il corpo.

È composto da:

Muscoli Ossa Articolazioni

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Sotto la nostra pelle si trovano i muscoli.

I muscoli attaccati alle ossa sono chiamati scheletrici. Sono volontari perché il loro movimento dipende dai comandi provenienti dal cervello. Essi agiscono sulle ossa dello scheletro permettendoci ogni tipo di movimento.

Altri muscoli, attaccati alla pelle della faccia e del capo, sono detti cutanei. I muscoli della faccia sono anche chiamati mimici perché con i loro movimenti determinano le diverse espressioni del viso.

I muscoli viscerali vengono anche chiamati involontari perché il loro movimento è indipendente dalla volontà.

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Se tagliamo trasversalmente un muscolo scheletrico, possiamo notare che è costituito da numerose fibre muscolari riunite a fascio. Ogni fibra ha il diametro di un capello e una lunghezza fino a 4-5 centimetri.

Le fibre altro non sono che cellule particolari dalla forma molto allungata. Possiedono numerosi nuclei e un citoplasma ricco di strutture che si contraggono.

Struttura

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Ogni fibra muscolare presenta numerose striature trasversali scure alternate ad altre più chiare, visibili al microscopio.

Struttura

Questo particolare aspetto è dovuto alla presenza di due diverse proteine (actina e miosina), disposte in modo tale che i filamenti dell'una si alternino a quelli dell'altra, dando origine, nei

punti di sovrapposizione, alla banda scura.

Sezione longitudinale del grande pettorale.

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I muscoli scheletrici volontari presentano queste striature, per cui sono anche chiamati striati.

I muscoli viscerali involontari non presentano striature: per questo motivo sono chiamati lisci.

Struttura

A questa suddivisione fa eccezione il cuore, muscolo involontario ma fortemente striato.

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In genere la forma del muscolo è a fuso: grosso nella parte mediana, sottile alle estremità.

Struttura

Il muscolo si fissa alle ossa per mezzo di tendini di colore più chiaro.

Tendine del muscolo bicipite del braccio.

Ogni muscolo, a sua volta, è avvolto da una sottile membrana trasparente.

I tendini sono formati da tessuto connettivo molto resistente. Sono simili a corde poco elastiche, ma resistenti.

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Quando vogliamo correre o afferrare un oggetto con una mano o sollevare un peso, il nostro cervello invia immediatamente i comandi ai muscoli interessati.

In mezzo ai fasci muscolari esistono, infatti, sottili filamenti bianchi: i nervi.

Comandi

I nervi sono collegati col cervello per mezzo del midollo spinale e portano i comandi direttamente al muscolo.

Il midollo spinale è protetto dalla colonna vertebrale.

In relazione ai comandi ricevuti (impulsi nervosi) dal cervello, il muscolo si contrae rapidamente o lentamente.

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La forza di contrazione di un muscolo non è illimitata: dipende dal numero di fibre che si contraggono (massa muscolare), dall'età della persona, dal sesso, dallo stato di salute, dal tipo di alimentazione e, soprattutto, dall'allenamento.

I muscoli con il loro movimento (contrazione muscolare) compiono un continuo lavoro e come qualsiasi macchina hanno bisogno di combustibile.

Comandi

Nel caso dei muscoli il combustibile è uno zucchero, il glucosio, che noi introduciamo con alimenti quali lo zucchero comune, la pasta, il pane e il riso.

Alla base della contrazione muscolare ci sono una serie di reazioni chimiche.

Molecola di glucosio.

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Comandi

Il sangue trasporta il glucosio alle cellule del tessuto muscolare insieme con l'ossigeno indispensabile alla combustione. Le cellule del tessuto muscolare "bruciano", grazie all'ossigeno, il glucosio per produrre lavoro. Nello stesso momento si produce una sostanza di rifiuto: l'acido lattico. Questo viene poi trasformato dall'ossigeno in anidride carbonica, che viene allontanata dal sangue all'esterno con la respirazione polmonare.

Ciclo del lavoro muscolare

glucosio

sanguemuscoli

ossigenobruciano

ossigeno

glucosio acido lattico

rifiuto

lavoro

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Comandi

L’acido lattico viene poi trasformato dall'ossigeno in anidride carbonica, che viene allontanata dal sangue all'esterno con la respirazione polmonare.

Ciclo del lavoro muscolare

acido lattico

anidride carbonica

sanguepolmoni

ossigeno

La sensazione di dolore percepita dopo un esercizio fisico intenso e prolungato è dovuta all'accumulo di acido lattico, che impedisce l'elasticità della contrazione. Durante il riposo il sangue porta via l'acido lattico, il dolore cessa e il muscolo riacquista la sua efficienza.

esterno

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La poliomelite è una grave malattia causata da un virus. Oggi, grazie al vaccino scoperto dal medico americano Albert Sabin, la malattia è quasi totalmente scomparsa. Il virus della poliomelite colpisce i nervi responsabili della contrazione di alcuni muscoli, che non sono più in grado di muoversi. I muscoli non più funzionanti si riducono via via di volume, atrofizzandosi.

Malattie e problemi muscolari

Un brusco movimento durante un salto può provocare uno strappo muscolare, ossia delle piccole lesioni nelle fibre muscolari.

Altre sono invece problematiche meno gravi:

Durante il nuoto o altre attività fisiche si può verificare una contrazione involontaria e prolungata di un muscolo, che provoca uno spasmo doloroso, il crampo. Il crampo è dovuto generalmente a un accumulo di acido lattico e di altre sostanze chimiche nei muscoli.

Virus della poliomelite visto al microscopio.

Obiettivo Salute

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Lo scheletro umano conta 206 ossa.

In base alla loro forma si distinguono tre tipi di ossa:

Ossa piatteQuelle di cranio, scapole e

bacino. Svolgono la funzione di protezione degli organi interni.

Ossa corte Quelle di mani e piedi.

Strutturate per dare solidità e capacità di movimento.

Ossa lunghe Quelle di braccia, gambe

e costole. Formano la struttura umana.

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All’interno della diafisi, vi è una cavità, detta cavità diafisaria, occupata interamente da midollo osseo, sostanza molle e ricca di vasi sanguigni, responsabile della fabbricazione delle cellule del sangue. Le pareti della cavità sono costituite da tessuto osseo compatto. Le epifisi, invece, sono costituite da tessuto osseo spugnoso, reso più resistente da trabecole ossee.

Struttura delle ossa

Ossa lunghe

Osso spugnoso

Osso compatto

Midollo osseo

Epifisi

Diafisi

Sono composte da un corpo o diafisi e da due estremità dette epifisi.

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Hanno una forma più o meno cuboide e sono costituite da tessuto osseo spugnoso circondato da uno strato sottile di tessuto osseo compatto; non contengono perciò midollo osseo.

Struttura delle ossa

Ossa corte

Radiografia della mano.

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Struttura delle ossa

Sono costituite da uno strato di tessuto spugnoso frapposto tra 2 lamine di tessuto compatto. Il tessuto spugnoso può presentare delle lacune più grosse contenenti residui di tessuto midollare (zona considerata per le punture lombari).

Ossa piatte

Osso della scapola.

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Verso l'interno si vedono tante lamelle concentriche di osseina (la proteina che garantisce l'elasticità) e di sali minerali (che garantiscono la consistenza); le cellule appaiono come tanti puntini disposti al margine di ciascun anello.

Osservando la struttura di un osso lungo si nota, a partire dall'esterno, il periostio, la sottile membrana che riveste le ossa.

Essa è percorsa da vasi sanguigni e nervi che, ramificandosi, penetrano nell'osso stesso.

Struttura delle ossa

Lamelle concentriche viste al microscopio.

Le ossa sono costituite da due sostanze: dai sali di calcio e da una proteina, l’osseina.

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Nella parte interna delle ossa vi sono numerose travi di osseina, disposte obliquamente con ampi spazi tra loro. Ciò serve ad alleggerire l'intera struttura.

Al centro del sistema a lamelle, chiamato Sistema di Harves, vi è un foro che serve al passaggio di un vaso sanguigno.

Struttura delle ossa

Lamelle ossee viste al microscopio.

Trabecole viste al microscopio.

L’impalcatura ossea conferisce all'organismo un supporto robusto e nel contempo relativamente leggero. Lo scheletro dell'uomo rappresenta infatti solo 1/8 del peso corporeo.

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Nel periostio si formano delle cellule speciali, chiamate osteoblasti, che producono tessuto osseo.

Successivamente i vasi sanguigni invadono il rivestimento dell'osso, che si trasforma in periostio.

Come cresce un osso

Nel neonato l'apparato scheletrico è formato essenzialmente da tessuto cartilagineo. Nella fase embrionale un osso lungo è un piccolo modello di cartilagine. Con la crescita, nel centro del modello si formano alcune cavità, le cui pareti si induriscono.

Osteoblasti (viola) visti al microscopio.

Vasi sanguigni

Periostio

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Nelle estremità dell'osso, le epifisi, si formano altri centri di ossificazione. Queste estremità sono separate dal corpo centrale da cartilagini di accrescimento, che producono da un lato tessuto osseo, dall'altro nuova cartilagine.

Si forma così la cavità midollare.

Come cresce un osso

Il tessuto osseo circonda l'osso cartilagineo, che si ispessisce e si indurisce. Contemporaneamente, altre cellule "svuotano” l’osso dall'interno, distruggendo tessuto osseo e cartilagine.

Le parti in rosso sono di cartilagine, quelle gialle sono di tessuto osseo spugnoso.

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Le cartilagini di accrescimento vengono sostituite da tessuto osseo quando l'individuo diventa adulto.

Come cresce un osso

Il risultato complessivo di questo processo è che l'osso si accresce in lunghezza e in spessore.

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Un'accentuazione della curvatura posteriore in prossimità della regione lombare, che provoca un irrigidimento del tronco e il suo sbilanciamento all'indietro.

La colonna vertebrale si curva a destra o a sinistra in maniera permanente.

Una scorretta posizione può portare col tempo a deviazioni della colonna vertebrale.

Quando invece si verifica un'accentuazione della curvatura della colonna vertebrale in posizione dorsale.

I difetti delle nostre ossa

scoliosi lordosi cifosi

Obiettivo Salute

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Le ossa, quando non sono ben calcificate, non riescono a sostenere il peso del corpo e si deformano anche in maniera permanente.

Il mancato apporto di tale vitamina è in relazione a carenze dietetiche e all'insufficiente esposizione ai raggi solari.

Un’incompleta calcificazione delle ossa dovuta alla mancanza di vitamina D causa invece il rachitismo.

Obiettivo Salute

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Le lussazioni sono strappi violenti dei legamenti delle articolazioni che provocano uno spostamento delle parti articolate e la fuoriuscita dell'osso dalla sede abituale. Accompagnate da forti dolori e rigonfiamento della parte interessata, si curano mediante gessature che immobilizzano l'articolazione.

DistorsioneCompiendo un movimento forzato della caviglia, del polso, del ginocchio o del gomito è possibile provocarsi una distorsione. Questa può provocare lo stiramento o la rottura dei legamenti dell'articolazione. Solitamente una distorsione si può curare nel giro di qualche giorno.

Le malattie delle ossa

Lussazione

Legamenti

Tibia

Perone

Omero

Radio

Ulna

Obiettivo Salute

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FratturaUna frattura dell'osso consiste o in una rottura di una sua parte oppure, nei casi più gravi, nella frantumazione dell'osso. I casi più gravi necessitano di intervento chirurgico; in quelli più semplici la frattura si riduce spontaneamente grazie alla produzione di altra osseina, che dà origine al callo osseo. In ogni caso l'ingessatura serve a impedire al peso del corpo di disturbare la formazione della nuova sostanza ossea.

a. Frattura a legno verde

b. Frattura traversa

d. Frattura esposta

c. Frattura con frantumazione

e. Frattura chiusa

Obiettivo Salute

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È una particolare malattia che colpisce prevalentemente le donne anziane e consiste nella progressiva azione di riassorbimento dei sali minerali presenti nelle ossa. Tale processo rende l'osso più sottile, e quindi più fragile. Una conseguenza tipica di questa malattia è la rottura o la fuoriuscita del femore dalla sua articolazione.

Osteoporosi

Matrice ossea sana.Matrice ossea colpita da osteoporosi.

Obiettivo Salute

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Le ossa di un'articolazione sono tenute unite tra loro dai legamenti, costituiti da fasce di fibre elastiche.

Le ossa dello scheletro sono collegate fra loro da articolazioni, che permettono di compiere movimenti tra varie parti scheletriche.

I tendini invece sono strutture che inseriscono il muscolo sullo scheletro.

Articolazione della spalla.

Articolazione del ginocchio.

Tendine d’Achille.

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Il movimento delle ossa di un'articolazione è facilitato da un liquido lubrificante, la sinovia, prodotto dalla membrana sinoviale.

Le parti delle ossa a contatto fra loro sono separate da un tessuto morbido, ma resistente: la cartilagine.

Membrana sinoviale

Liquido sinoviale

Cartilagine

Cavità sinoviale

Capsula articolare

Periostio

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Se muoviamo la schiena con piegamenti in avanti e all'indietro, ci accorgiamo che entra in gioco la colonna vertebrale, ma il movimento è limitato. In questo caso abbiamo un'articolazione semimobile. Abbiamo lo stesso tipo di articolazione tra le ossa della caviglia e del polso.

Se tastiamo il gomito o il ginocchio, sentiremo due ossa collegate fra loro in modo da potersi muovere liberamente l’una rispetto all'altra. Si tratta di un'articolazione mobile.

Se ci tocchiamo la testa, notiamo che le ossa sono tutte saldate fra loro a incastro: in questo caso l'articolazione è fissa.

Tipi di articolazione

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Il movimento è generato dalla contrazione alternata dei cosiddetti muscoli antagonisti. Il primo muscolo genera il piegamento dell’articolazione e il secondo riporta l’articolazione

nella posizione iniziale, distendendo così il primo muscolo.

Tutti i muscoli funzionano mediante un accorciamento della loro lunghezza, detto contrazione. Quando si allungano, ciò avviene solo per stiramento passivo.

Il movimento

Muscoli antagonisti

I muscoli delle braccia, bicipite e tricipite, sono un perfetto esempio di movimento antagonista, perché agiscono l’uno in modo opposto all’altro.

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Il nome del muscolo deriva dal fatto che, nella parte superiore del braccio, è attaccato alla spalla per mezzo di due tendini, mentre nella parte inferiore è attaccato all'osso dell'avambraccio, il radio, per mezzo di un altro tendine.

Muscoli antagonisti

Per nostra volontà, possiamo piegare l'avambraccio sul braccio e poi distenderlo riportandolo nella posizione di riposo. Durante il movimento di flessione, il muscolo del braccio si contrae (cioè si accorcia), ingrossandosi nella parte mediana. Se appoggiamo la mano sulla parte anteriore del braccio, avvertiamo la contrazione del muscolo bicipite.

Il bicipite

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Nella parte inferiore il tricipite si attacca all'osso dell'avambraccio, l'ulna, mediante un grosso tendine.

Muscoli antagonisti

Abbassando il braccio si avverte la contrazione del tricipite, così chiamato per la presenza di tre tendini nella parte superiore. Due di essi sono attaccati all'omero e uno alla scapola.

Il tricipite

Il movimento del braccio verso il basso è chiamato estensione.

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Quando ci muoviamo, le nostre ossa si comportano come leve. La forza che le fa muovere è dovuta alla contrazione dei muscoli ad esse collegati.

Le leve

Le parti mobili dello scheletro, le articolazioni, si possono considerare come sistemi di leve, in cui la potenza è data dalla forza muscolare, il fulcro è rappresentato dall'articolazione, la

resistenza dal peso delle parti che vengono spostate.

Obiettivo Salute

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fig. a mostra la posizione eretta del cranio di un uomo. La muscolatura presente nella parte posteriore del collo è la potenza, il punto di inserzione del cranio sulla colonna vertebrale è il fulcro, il peso delle ossa del cranio è la resistenza. Leva di 1° genere.

1° genere 2° genere 3° genere

P = POTENZA R = RESISTENZA F = FULCRO

Nel nostro corpo sono presenti leve di 1°, 2° e 3° genere.

fig. b rappresenta il sollevamento del corpo sulla punta del piede. Il tendine di Achille che solleva il calcagno rappresenta la potenza, la resistenza è il peso del corpo e il fulcro è la punta del piede. Leva di 2° genere.

fig. c mostra il movimento di un braccio durante il sollevamento di un peso. Il muscolo bicipite è la potenza, il peso è la resistenza e il fulcro è l'articolazione del gomito. Leva di 3° genere.

Obiettivo Salute

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Una vita sana e un esercizio fisico razionale sono molto importanti per mantenere il nostro sistema scheletrico e muscolare agili ed efficienti.

L’importanza dell’attività fisica

Una ginnastica condotta con metodo, senza arrivare alla stanchezza, provoca un'attiva circolazione sanguigna e, quindi, un maggior afflusso di ossigeno, favorendo inoltre un

maggior apporto di sostanze nutritive ai muscoli, che si rassodano e si sviluppano. Anche le nostre articolazioni traggono benefici dall'esercizio fisico e noi acquistiamo maggiore agilità.

Esistono diversi esercizi fisici, ognuno dei quali ha sull'organismo effetti differenti: alcuni esercizi aumentano la forza muscolare, altri la resistenza fisica, altri ancora l'efficienza degli

apparati circolatorio e respiratorio.

Una vita sedentaria e una scarsa attività fisica producono un rilassamento generale della muscolatura e il suo indebolimento.

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