MATERIA: BIOLOGIA CLASSE: 2° LICEO ARTISTICO MODULO: IL CORPO UMANO

1. MATERIA: BIOLOGIA • CLASSE: 2° LICEO ARTISTICO • MODULO: IL CORPO UMANO • UNITA’ DIDATTICA: LO SCHELETRO(TESSUTO OSSEO COMPATTO E TESSUTO OSSEO SPUGNOSO) Sezione longitudinale della porzione prossimale di un femore

2. DURATA E SCANSIONE TEMPORALE

3. PREREQUISITI • Cosa si intende per tessuto. • Metodi di osservazione e utilizzo del microscopio. • Principi base di chimica. • Macromolecole biologiche. OBIETTIVI • OBIETTIVI FORMATIVI: • Saper effettuare collegamenti pertinenti fra i concetti appresi. • Utilizzare una terminologia appropriata. • Sviluppare un pensiero critico e logico dell’apprendimento. • OBIETTIVI DIDATTICI: • Struttura e funzione dello scheletro. • Classificazione delle ossa. • Struttura macroscopica e microscopica delle ossa. • Differenza tra tessuto osseo spugnoso e tessuto osseo compatto. • Istogenesi e accrescimento dell’osso.

4. METODOLOGIA • Parte Teorica: • Le lezioni, svolte in aula, riguardano la morfologia, la struttura e l'ultrastruttura del tessuto osseo. Osso spugnoso e osso compatto. • Le lezioni comprendono fasi di apprendimento passivo e fasi di apprendimento attivo che prevedono un coinvolgimento degli studenti nell'interpretazione dei quadri strutturali proiettati su schermo e nell'osservazione di modelli anatomici. • Parte Pratica: • Sono previste una serie di esercitazioni pratiche. • Preliminarmente lo studente apprende fasi e modalità di preparazione dei campioni per l'osservazione al microscopio ottico ed al microscopio elettronico e come utilizzare opportunamente il microscopio ottico. Nelle esercitazioni successive, lo studente impara ad analizzare al microscopio, secondo un corretto approccio procedurale ed interpretativo, i caratteri istologici del tessuto osseo.

5. STRUMENTI DIDATTICI • LIBRO DI TESTO • LAVAGNA • MICROSCOPIO OTTICO • MATERIALE MULTIMEDIALE • STRUMENTI DIDATTICI (modello anatomico scheletro – ossa ). • LAVAGNA LUMINOSA MULTIDISCIPLINARIETA’ • DISEGNO ( realizzazione di tavole anatomiche ). • INFORMATICA ( utilizzo dei programmi più comuni per la presentazione degli approfondimenti). • INGLESE ( lettura di testi scientifici, ricerche in internet).

6. Sintesi dei contenuti Funzione dello scheletro - Sostegno e attacco per muscoli e tendini. - protegge visceri e organi nella cavità cranica e toracica, accoglie gli elementi emopoietici del midollo - funzione metabolica Caratteristiche fisico-chimiche - elevata resistenza alla trazione e compressione associata a notevole elasticità e basso peso specifico - rinnovo continuo nei suoi elementi - risponde prontamente a fattori metabolici e alimentari Lo scheletro animale si divide in due parti Parte assile : comprende le ossa della colonna vertebrale e del cranio Parte appendicolare : comprende le ossa della cintura toracica e pelvica e gli arti Scheletro assile Cranio Vertebre Comprende cervicali, toraciche , lombari, sacrali, caudali Coste : comprende coste vere articolate con lo sterno mediante cartilagini, coste false non direttamente collegate con lo sterno e fluttuanti connesse solo con le vertebre. Sterno Nel loro insieme vertebre coste e sterno formano la gabbia toracica Scheletro appendicolare Cintura toracica Cintura pelvica Arti anteriori e posteriori

7. frontale: osso piano sul davanti e concavo dietro, è articolato con il setto nasale anteriormente e con i parietali posteriormente. temporale: osso suddiviso in tre zone: petrosa, mastoidea, squamosa. occipitale: osso con orifizio in cui passa il midollo spinale. In esso sono collocati anche due condili articolati con l'atlante, la prima vertebra cervicale. sfenoide: osso situato alla base del cranio, ha la forma di un uccello con ali aperte. Infatti le sue 4 diramazioni sono definite piccole e grandi ali. Funge anche da base per le orbite oculari. etmoide: osso composto da una parte orizzontale (lamina cribrosa) e da un'altra parte che la taglia perpendicolarmente che la separa in due parti. L'etmoide è articolato con il frontale, gli sfenoidi, il lacrimale, i mascellari superiori, i due nasali, i due cornetti inferiori, il vomere ed il palatino. parietale: osso convesso e saldato con l'altro parietale opposto, il temporale ed il frontale, l'occipitale e gli sfenoidi.

8. . Le vertebre cervicali (7) sono senz'altro quelle con maggior capacità di movimento. Esse, oltre che sostenere la testa consentono alla stessa tutti i movimenti sul piano sagittale, frontale-laterale e rotatorio. L'Atlante e l'Epistrofeo sono le prime due vertebre cervicaliLe vertebre dorsali (12-13) pur disponendo di una mobilità ridotta rispetto a quelle cervicali, sono le più robuste; . Esse, oltre alla funzione di sostentamento svolgono anche una funzione protettiva per gli organi inseriti all'interno della cassa toracica su essa impalcata. Le vertebre lombari (5)sono anch'esse molto robuste, ma in relazione a quelle dorsali dispongono di maggior elasticità, permettendo movimenti di torsione e flessione del corpo.Le cinque vertebre sacrali del Coccige sono saldate tra loro e con le ossa del bacino. approfondimento

9. Deformazione della colonna vertebrale La colonna vertebrale di un adulto non ha un andamento uniforme ma si adatta alla morfologia del corpo, infatti la sua curvatura ha un andamento ondulato alternato. Le curvature fisiologiche della colonna hanno una funzione elasticizzante e di compensazione reciproca che permettere al corpo di mantenersi equilibrato e stabile e poter ammortizzare eventuali contraccolpi. Le eventuali deformazioni della colonna, a seconda della zona interessata sono: Cifosi (zona dorsale, detta comunemente gobba), Lordosi (zona lombare) molto frequente nelle donne gravide, Scoliosi (alterazione laterale del rachide, molto frequente nella fase puberale ed adolescenziale). Si può intervenire nella correzione o minimizzazione di tali deformazioni attraverso la medicina correttiva e l'esercizio fisico, sollecitando attraverso contrazioni solo alcuni muscoli e lasciandone a riposo altri, in maniera da correggere le curvature patologiche, ma questo solo quando le stesse curvature non siano causate da malattia ossea.

10. Le ossa lunghe (femore, omero ecc.) hanno corpo (o diafisi) più o meno cilindrico, allungato, ed estremità (o epifisi) più o meno dilatate; il corpo dell'osso è formato da tessuto osseo compatto e porta al centro una cavità allungata (o canale midollare) riempita di midollo. Le ossa brevi hanno pressappoco uguale sviluppo nelle tre direzioni spaziali (per esempio, osso del carpo) e sono formate da tessuto spugnoso circondato da tessuto osseo compatto. Le ossa piatte hanno forma dilamina (per esempio, ossa della volta cranica) e sono costituite da osso spugnoso all'interno e osso compatto alla periferia. Le ossa sono costituiteda un'estremità, epifisi, costituita da un tessuto osseo spugnoso, e da una parte lunga, diafisi, formata da una parete di osso compatto al cui interno si trova una cavità che contiene il midollo. In ogni tipo di ossa questa composizione varia, nelle lunghe prevale la diafisi, mentre in quelle corte prevale il tessuto osseo spugnoso e le ossa piatte sono formate dal tessuto osseo spugnoso che forma uno strato discontinuo con due strati di osso compatto approfondimento

11. Il tessuto osseo è una forma specializzata di tessuto connettivo, costituito da cellule e matrice extracellulare (detta anche sostanza fondamentale o matrice osssea). • La peculiarità del tessuto osseo è quella di esseremineralizzato: infatti la sostanza intercellulare è per la maggior parte impregnata di cristalli minerali, in prevalenza fosfato di calcio sotto forma di cristalli di idrossiapatite. • La matrice ossea è costituita, oltre che da sostanza inorganica, da sostanze organiche. Queste danno luogo ad una componente fibrillare, in prevalenza fibre collagene ed a una componente amorfa costituita da glicoproteine associate al collagene. • La presenza di minerali, come pure l’abbondanza e la particolare distribuzione delle componenti organiche, conferisce a questo tessuto spiccate proprietà meccaniche di durezza e di resistenza alla pressione, alla trazione e alla torsione. • I principali sali minerali presenti sono: FOSFATO DI CALCIO, CARBONATODI CALCIO, FOSFATO DI MAGNESIO.L'osseina dà all'osso consistenza ed elasticità, mentre i sali minerali gli conferiscono rigidità e durezza. Esperienza di laboratorio

12. Riconosciamo la presenza di osseina • Materiale occorrente: • Un osso di pollo o di coniglio • Un recipiente di vetro • Una soluzione di acido cloridrico • Un paio di pinzette • Procedimento: • Versare la soluzione di HCl nel recipiente • Immergervi completamente l’osso • Dopo qualche ora , con le pinzette, estrarre • l’osso e sciacquarlo in acqua corrente • Cosa osserviamo: • L’osso è diventato molle e flessibile. • Conclusioni: • Durante il periodo di immersione nell’acido, l’osso, • ha perso buona parte delle sostanze che lo • rendono rigido: i Sali minerali; è invece rimasta • inalterata la parte di sostanza organica che lo rende • elastico e flessibile: l’osseina. • Riconosciamo la presenza di Sali di calcio • Materiale occorrente: • Un osso di pollo o di coniglio • Un fornello • Un paio di pinze • Un cucchiaio • Procedimento: • Riscaldare l’osso sopra la fiamma, tenendolo fra • le pinze e Farlo bruciare lentamente • Dopo averlo fatto raffreddare colpire l’osso con il • cucchiaio • Cosa osserviamo: • L’osso si sbriciola. • Conclusioni: • La fiamma ha distrutto l’osseina, che bruciando • libera l’odore di carne bruciata caratteristico delle • proteine. Sono rimasti i Sali di calcio e l’osso è • diventato friabile.

13. Le ossa potrebbero sembrare, a prima vista, delle strutture inerti e prive di vita, ma non è così; Il tessuto osseo è un tessuto dinamico e in continuo rinnovamento, mantenuto e nutrito dai numerosi capillari che scorrono in appositi canali scavati nella matrice. Il tessuto scheletrico è formato da tre diversi tipi di cellule sparse: osteoblasti, cellule grandi e generalmente cubiche responsabili della sintesi della componente organica della matrice ossea; osteociti; di forma stellata e osteoclasti, giganti cellule multinucleate, attivamente coinvolte nei processi di riassorbimento osseo. Questi tre tipi di cellule sono sparse nella matrice extracellulare. Il nostro endoscheletro si forma circa un mese dopo il concepimento ed è inizialmente costituito da t. connettivo fibroso e t. carteilagineo. Il t. osseo vero è proprio comincia a formarsi alla sesta settimana. • 1. L’osso si origina come un corpo cartilagineo. Successivamente • intorno a questa struttura si forma un anello osseo e il t. osseo • comincia a sostituire la cartilagine a partire dal centro. • 2. L’ osso cresce in lunghezza e in spessore man mano che i vasi • sanguigni penetrano al suo interno e comincia a formarsi la cavità • che ospiterà il midollo osseo giallo. Altri vasi penetrano vicino alle • estremità del corpo e anche qui si forma nuovo t. osseo. • 3. L’osso continua a crescere globalmente mentre la cavità che • accoglierà il midollo aumenta di volume per demolizione del t. osseo • presente sulla parete interna. La cartilagine viene sostituita nelle aree • colorate in giallo scuro.

14. L’osso è esternamente rivestito da un connettivo fibroso:periostio. Il periostio rimane incollato alla superficie ossea attraverso le fibre diSharpey,fasci di fibre collagene rimaste intrappolate nella matrice ossea durante il processo di ossificazione. Il tessuto osseo può presentarsi come T. osseospugnoso e T. osseo compatto. Il t. o. spugnoso mostra ampi spazi circondati da lamelle ossee associate in trabecole più o meno spesse. Gli spazi sono detti cavità midollari in quanto occupate da midollo osseo, vasi e nervi. Il t. o. compatto è molto più denso e con un’organizzazione lamellare più precisa e serrata. Le lamelle concentriche circondano il canale di Havers, All’interno del quale scorre la rete vasale, e insieme costituiscono l’osteone. Le lamelle interstiziali sono disposte fra gli osteoni; le lamelle circonferenziali si distinguono in interne ed esterne. I canali di Havers risultano interconnessi attraverso da un sistema di canali trasversali o obliqui chiamati canali di volkmann.

15. ESPERIENZA DI LABORATORIO Per lo studio istologico deltessuto osseo occorre tener conto del fatto che esso è un tessuto sui generis, essendo mineralizzato e quindi assai duro. Per allestire un preparato sottile di tessuto osseo per l’osservazione microscopica vengono generalmente impiegate delle varianti delle procedure tradizionali (le quali prevedono, subito dopo il prelievo, la fissazione, la disidratazione, l’inclusione in paraffina o in altro idoneo mezzo di inclusione e il sezionamento) • metodi di sezionamento di frammenti mineralizzati (preservano nella sezione di • tessuto osseo sia la componente organica che quella mineralogica) • metodi per decalcificazione(adeguati alla conservazione della componente organica a scapito • di quella mineralogica che viene più o meno completamente rimossa). • metodi per usura (adeguati a preservare la componente minerale e la componente organica • Mineralizzata, rappresentata fondamentalmente dalle fibre collagene). l Esperienza di laboratorio

16. Esperienza di laboratorio • Sezione trasversale di un • Osteone, mostra chiaramente • le lamelle (L) ossee che • circondano il canale di Havers • (CH). Si notano anche i canalicoli. • 2) Campione trattato con • inchiostro di china. I canali di • Havers (CH) e le lacune (frecce) • si presentano neri. In alto è • possibili notare l’interconnessione • tra i sistemi vascolari di due • osteoni conosciuta come canale • Di Volkman (VC). 1) Matrice ossea non decalcificata. Sezione trasversale. Uomo. Inclusione in paraffina. X 270 2) Osso compatto non decalcificato. Sezione trasversale. Uomo. Inclusione in paraffina. X 132

17. Esperienza di laboratorio Tessuto osseo preparato per usura. Si apprezzano le microcavità scavate nel contesto del tessuto - canali vascolari di Havers e di Volkmann, lacune ossee e canalicoli ossei - che appaiono nere sullo sfondo chiaro della matrice ossea mineralizzata Tessuto osseo preparato per decalcificazione e colorato con ematossilina-eosina. Si possono mettere in evidenza le cellule e la caratteristica acidofilia della sostanza intercellulare organica

18. VERIFICHE

20. Traumi e malattie della ossa FRATTURA: rottura dell'osso, può essere di vario tipo:- composta --> l'osso si rompe in un solo punto, le parti rimangono nella loro posizione naturale;- multipla --> l'osso si rompe in più punti;- esposta --> fuoriuscita dell'osso e conseguente rottura della cute. Terapie ed interventi • MALATTIE: • Osteoporosi • Rachitismo • Tumore delleossa Rottura di omero e tibia