LA STRUTTURA E IL RIVESTIMENTO DEL CORPO UMANO, 2 IL SOSTEGNO E IL MOVIMENTO: L APPARATO LOCOMOTORE, 18 VII

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1 INDICE del libro INDICE delle risorse digitali unità unità LA STRUTTURA E IL RIVESTIMENTO DEL CORPO UMANO, 2 1. L uomo e il suo corpo, 4 Dalle cellule agli organismi, 5 2. I tessuti, 6 3. Organi, apparati e sistemi, 8 4. L apparato tegumentario, 10 L epidermide, 11 Il derma, 11 Gli annessi cutanei, 12 Obiettivo su Le impronte digitali, 12 Scienza e salute Abbronzarsi fa bene ma, 13 Obiettivo su L acqua nel corpo umano, 14 La salute della pelle LA MAPPA DEL SAPERE, 15 CHE COSA HO IMPARATO, 16 2 unità unità IL SOSTEGNO E IL MOVIMENTO: L APPARATO LOCOMOTORE, 18 Come si muovono gli animali 1. Il tessuto osseo e le ossa, 20 Il tessuto osseo, 20 Le ossa, 21 Come crescono le ossa, 22 Obiettivo su Come fanno le fratture a guarire?, 23 LABORATORIO OSSERVIAMO LA COMPOSIZIONE DELL OSSO, Com è fatto lo scheletro, Le articolazioni, 26 Scienza e salute La salute dello scheletro, Il sistema muscolare, 28 Il tessuto muscolare, 28 Obiettivo su Muscoli per ridere, Come funzionano i muscoli, 30 Il punto di vista meccanico, 30 Scienza e salute Crampi e strappi, 30 Il punto di vista chimico, I muscoli scheletrici, 32 Lo scheletro Le articolazioni Osserviamo il tessuto muscolare striato Non chiediamo troppo ai nostri muscoli Le malattie del sistema muscolare Il sistema muscolare LA MAPPA DEL SAPERE, 33 CHE COSA HO IMPARATO, 34 INDICE VII

2 INDICE del libro INDICE delle risorse digitali unità L ALIMENTAZIONE, Gli alimenti e i principi nutritivi, 38 Gli zuccheri: energia ad assorbimento veloce, 39 Scienza e matematica Calcoliamo l energia degli alimenti, 39 LABORATORIO RICONOSCIAMO L AMIDO NEGLI ALIMENTI, 40 I grassi: energia di riserva, 41 LABORATORIO RICONOSCIAMO I GRASSI NEGLI ALIMENTI, 41 Le proteine: i «mattoni» dell organismo, 42 Le vitamine, 43 I sali minerali, 43 L acqua, 43 Capire che cosa si mangia: le etichette Riconosciamo gli zuccheri negli alimenti Riconosciamo le proteine negli alimenti Riconosciamo l amido negli alimenti Riconosciamo i grassi negli alimenti 2. Energia e materia per l organismo, 44 La respirazione cellulare, 44 Il magazzino dell energia: l ATP, 45 Il metabolismo, Fabbisogno energetico e dieta, 46 Scienza e matematica Quanto mangiamo?, La piramide alimentare, 48 Scienza e salute Una dieta equilibrata, 49 Scienza e salute I disturbi del comportamento alimentare, 50 Le otto regole d oro Per mangiare bene Il peso ideale LA MAPPA DEL SAPERE, 51 CHE COSA HO IMPARATO, 52 4 unità unità LA NUTRIZIONE, 54 Come digeriscono gli animali 1. L apparato digerente, 56 Obiettivo su Cronometriamo la digestione, La bocca, 58 I denti, 58 La lingua, 59 Le ghiandole salivari, 59 Scienza e salute Lavarsi bene i denti è fondamentale, Dalla bocca allo stomaco, 60 La faringe, 60 L esofago, 60 Lo stomaco, 60 Scienza e salute L ulcera gastrica, 61 L azione della saliva La digestione VIII INDICE

3 INDICE del libro INDICE delle risorse digitali 4. L intestino, 62 L intestino tenue, 62 L intestino crasso, 63 L assorbimento 5. Il fegato e il pancreas, 64 Il fegato, 64 Il pancreas, 65 Scienza e salute Le malattie dell apparato digerente, 66 LA MAPPA DEL SAPERE, 67 CHE COSA HO IMPARATO, 68 unità 5 LA RESPIRAZIONE, La respirazione, 72 LABORATORIO LA COMPOSIZIONE DELL ARIA ESPIRATA, 73 Come respirano gli animali La composizione dell aria espirata 2. L apparato respiratorio, 74 Le vie aeree, 74 Il percorso dell aria, I polmoni e gli scambi gassosi, 76 Scienza e salute Le infezioni dell apparato respiratorio, Come avviene la respirazione, 78 Il controllo nervoso della respirazione, 79 LABORATORIO COSTRUIAMO UN MODELLO DEI POLMONI, 79 Scienza e salute Vietato fumare, 80 La respirazione Costruiamo un modello dei polmoni LA MAPPA DEL SAPERE, 81 CHE COSA HO IMPARATO, 82 6 unità unità IL TRASPORTO DELLE SOSTANZE, 84 La circolazione negli animali 1. L apparato circolatorio, 86 L omeostasi, Il sangue, 88 I globuli rossi, 88 I globuli bianchi, 89 Le piastrine, I gruppi sanguigni, 90 Il fattore Rh, 91 INDICE IX

4 INDICE del libro INDICE delle risorse digitali 4. Il cuore, 92 La struttura del cuore, 92 Il funzionamento del cuore, 93 Scienza e salute L elettrocardiogramma, I vasi sanguigni, 94 Scienza e salute Le emorragie, 94 Scienza e salute Misuriamo la pressione arteriosa, La circolazione del sangue, 96 Scienza e salute Le malattie cardiovascolari, 97 La circolazione del sangue 7. Il sistema linfatico, 98 LA MAPPA DEL SAPERE, 99 CHE COSA HO IMPARATO, unità LE MALATTIE E LE DIFESE DELL ORGANISMO, Salute e malattia, 104 La diagnosi, 104 La terapia, 104 La prevenzione, Le malattie infettive, 106 Le cause, 106 La diffusione, 107 Scienza e salute Le malattie infettive non sono sconfi tte, 107 Le malattie tumorali La cura e la prevenzione delle malattie 3. Il sistema immunitario, 108 Scienza e salute La febbre, Vaccini e sieri, 110 Scienza e salute Le allergie, 111 Scienza e salute Il virus HIV e l AIDS, 112 La prima vaccinazione LA MAPPA DEL SAPERE, 113 CHE COSA HO IMPARATO, unità L ELIMINAZIONE DELLE SOSTANZE DI RIFIUTO, 116 L escrezione negli animali 1. L apparato escretore, 118 L importanza dell escrezione, 118 L apparato escretore, 119 X INDICE

5 INDICE del libro INDICE delle risorse digitali 2. I reni e le vie urinarie, 120 I reni, 120 Le vie urinarie, 121 Obiettivo su Il lavoro quotidiano dei reni, La formazione dell urina, 122 Scienza e salute Le malattie renali, 123 L eliminazione dei rifiuti LA MAPPA DEL SAPERE, 124 CHE COSA HO IMPARATO, unità COORDINAMENTO DELLE FUNZIONI, 126 Il sistema nervoso negli animali 1. Il sistema nervoso, Le cellule nervose: i neuroni, 130 Obiettivo su Le sinapsi, Il sistema nervoso centrale, 132 L encefalo, 132 Il midollo spinale, 133 Obiettivo su L encefalo più sviluppato, 133 Obiettivo su Le aree cerebrali e la memoria, 134 I neuroni Il sistema nervoso centrale 4. Stimoli e risposte, 136 LABORATORIO ESPLORIAMO UN ARCO RIFLESSO, Il sistema nervoso periferico, 137 Il sistema nervoso autonomo, 137 Obiettivo su Che cosa fa il cervello quando dormiamo?, 138 Scienza e salute Le malattie del sistema nervoso, 139 Scienza e salute Uso e abuso di alcol e droghe, Il sistema endocrino, 142 Azione degli ormoni e controllo a feedback, 144 Il sistema nervoso periferico Le disfunzioni delle ghiandole endocrine LA MAPPA DEL SAPERE, 145 CHE COSA HO IMPARATO, unità unità GLI ORGANI DI SENSO, 148 Gli organi di senso negli animali 1. Percezione e organi di senso, 150 I recettori, 150 Proprietà degli organi di senso, 150 Propriocettori ed enterocettori, 151 INDICE XI

6 INDICE del libro INDICE delle risorse digitali 2. L occhio: l organo della vista, 152 Com è fatto l occhio, 152 Come funziona l occhio, 153 Visione stereoscopica e campo visivo, 154 Obiettivo su Una difesa per l occhio: le lacrime, 154 L occhio e la vista LABORATORIO CAMPO VISIVO E PUNTO CIECO, 155 Scienza e salute I difetti della vista, 156 Scienza e salute Le malattie dell occhio, L orecchio: l organo dell udito e dell equilibrio, 158 Com è fatto l orecchio, 158 Come funziona l orecchio, 159 Scienza e salute Disturbi dell udito e malattie dell orecchio, 160 L orecchio e l udito Scienza e salute Aiutarsi con la tecnologia per vedere e per sentire, L olfatto e il gusto, 162 L olfatto, 162 Il gusto, 163 L olfatto e il gusto LABORATORIO LE AREE DEI SAPORI, Il tatto, 164 Obiettivo su Leggere con il tatto, 164 LA MAPPA DEL SAPERE, 165 CHE COSA HO IMPARATO, LA RIPRODUZIONE, 168 unità 1. La maturazione sessuale e i caratteri sessuali secondari, 170 Obiettivo su La maturità sessuale negli animali, L apparato riproduttore maschile, L apparato riproduttore femminile, Il ciclo mestruale, 174 Obiettivo su Il ciclo femminil e, La fecondazione e la gravidanza, 176 La fecondazione e le prime fasi dello sviluppo, 176 La gravidanza, 178 Gli annessi embrionali, 178 La fecondazione Come sta il feto? 6. La nascita e i primi mesi di vita, 180 Il parto, 180 L allattamento, 180 Obiettivo su I gemelli, 181 Scienza e salute Il controllo delle nascite, 182 LA MAPPA DEL SAPERE, 183 CHE COSA HO IMPARATO, 184 XII INDICE

7 INDICE del libro INDICE delle risorse digitali unità LA SCOPERTA DELL EREDITARIETÀ, La nascita della genetica: le leggi di Mendel, 188 La prima legge di Mendel, 189 La seconda legge di Mendel, 190 La terza legge di Mendel, 191 Genetica e probabilità 2. Dai fattori di Mendel ai geni, 192 Genotipo e fenotipo, 192 La dominanza iicompleta, L ereditarietà nell uomo, 194 Obiettivo su La determinazione genetica dei gruppi sanguigni, Il cariotipo umano, 196 I cromosomi sessuali, 196 La determinazione del sesso, 197 Scienza e storia Mendel, un religioso curioso, 198 LA MAPPA DEL SAPERE, 199 CHE COSA HO IMPARATO, unità unità IL DNA E LA RIVOLUZIONE GENETICA, La molecola della vita: il DNA, 204 La duplicazione del DNA, 205 Chi ha scoperto la struttura del DNA? Il test del DNA 2. La sintesi delle proteine, 206 La trascrizione, 206 La traduzione (o sintesi delle proteine), 206 Il codice genetico, Le mutazioni, 208 Le cause delle mutazioni, 208 Tipi di mutazioni, Le malattie ereditarie, 210 Malattie legate agli autosomi, 210 Malattie legate al sesso, 211 Scienza e salute Virus che curano: la terapia genica, L ingegneria genetica e le biotecnologie, 214 Gli OGM, 214 Le cellule staminali, 215 La terapia della PCR Il Progetto Genoma La clonazione LA MAPPA DEL SAPERE, 217 CHE COSA HO IMPARATO, 218 INDICE XIII

8 unità LA STRUTTURA E IL RIVESTIMENTO DEL CORPO UMANO Ibatteri e i protozoi sono formati da un unica cellula che deve «saper fare tutto», ovvero svolgere tutte le funzioni fondamentali di un essere vivente (nutrirsi, respirare, muoversi ). Invece negli organismi pluricellulari più complessi (come l essere umano) le cellule si differenziano in tipi diversi che, a loro volta, si aggregano in tessuti specializzati per svolgere una certa funzione. Ma che motivo ha tutta questa «specializzazione»? Non sarebbe più semplice che ogni cellula del nostro corpo mantenesse tutte le sue funzioni, come in un ameba? Ovviamente la risposta è no, per almeno due motivi. Intanto, specializzare alcune funzioni rispetto ad altre significa svolgerle in modo più efficace, purché le varie cellule siano ben coordinate tra loro; ad esempio, riusciamo a stare su una spiaggia a prendere il Sole perché le cellule della nostra pelle sono in grado di proteggerla (almeno un po ) dagli effetti della radiazione solare. Inoltre, se tutte le cellule dell essere pluricellulare mantenessero il livello di attività e di funzionalità di una cellula «tuttofare», esso consumerebbe molta più energia. 2

9 Conoscenze La struttura generale del corpo umano e le sue parti I livelli di organizzazione di un organismo pluricellulare La definizione di tessuto e i principali tipi di tessuti animali I concetti di organo, apparato e sistema La struttura e le funzioni dell apparato tegumentario dell uomo Abilità Utilizzare i termini specifici relativi all apparato tegumentario dell uomo Distinguere i tessuti, gli apparati e i sistemi che compongono l organismo umano e riconoscerne le funzioni Distinguere gli annessi cutanei presenti nell apparato tegumentario dell uomo I traguardi delle competenze Riconoscere nel proprio organismo le strutture dell apparato tegumentario Comportarsi in modo responsabile durante un esposizione al Sole e saper scegliere la crema protettiva adatta 3

10 1 L uomo e il suo corpo L uomo è un organismo pluricellulare (formato cioè da più cellule) vertebrato, perché è dotato di una colonna vertebrale che lo sostiene. Come per tutti i vertebrati, anche il corpo umano ha simmetria bilaterale 31. Poiché si regge su due arti in posizione eretta, l uomo è bipede. Nel corpo umano distinguiamo tre parti principali 32: il capo, formato dalle ossa del cranio, che racchiudono l encefalo (la porzione principale del sistema nervoso), e dalle ossa della faccia; il tronco, sostenuto dalla colonna vertebrale e suddiviso in torace, che racchiude i polmoni e il cuore, e addome, che contiene i principali organi dell apparato digerente, dell apparato escretore e dell apparato riproduttore; gli arti, distinti in arti superiori (braccio, avambraccio e mano) e arti inferiori (coscia, gamba e piede). mano 1 Il corpo umano ha simmetria bilaterale, cioè ha un solo piano di simmetria. 2 cranio polso avambraccio arto superiore capo faccia braccio spalla collo torace tronco addome coscia gamba arto inferiore piede 4 UNITÀ 1 La struttura e il rivestimento del corpo umano

11 Dalle cellule agli organismi Ogni cellula è un unità vivente in grado di muoversi, nutrirsi, eliminare i rifiuti e riprodursi, cioè di svolgere tutte le funzioni necessarie alla vita. Ma negli organismi pluricellulari le cellule si specializzano a svolgere funzioni precise (di protezione dell organismo, di sostegno e movimento, di assimilazione delle sostanze nutritizie ecc.), a tal punto da perdere talvolta la capacità di compiere tutte le funzioni vitali: ad esempio, molte cellule nervose non sono più in grado di riprodursi, quasi tutte le cellule del nostro corpo non sono in grado di muoversi e così via. Negli organismi pluricellulari le cellule si associano in livelli di organizzazione via via più complessi, dai quali dipende il funzionamento globale di un essere vivente 33. Cellule simili e specializzate nella stessa funzione costituiscono i tessuti. I tessuti, anche con funzioni differenti, si associano a formare gli organi. Più organi che lavorano insieme per realizzare una stessa funzione costituiscono un apparato, se sono formati da tessuti diversi che compongono organi e strutture anatomicamente connessi tra loro (ad esempio l apparato digerente o l apparato respiratorio comprendono varie parti congiunte l una all altra e con funzioni che si integrano), o un sistema, se sono formati da tessuti molto simili che vanno a costituire strutture non sempre collegate tra loro, ma distribuite un po in tutto l individuo (ad esempio il sistema linfatico, il sistema endocrino, il sistema nervoso ). Un insieme di apparati e sistemi diversi in relazione tra loro forma un organismo. L organismo umano è formato da decine di migliaia di miliardi di cellule, diverse per forma e per caratteristiche. Ad esempio, i granuli del cervelletto hanno un diametro di pochi micrometri (ricorda che il micrometro è pari a un millesimo di millimetro), mentre i neuroni possono essere lunghi anche diversi centimetri; i globuli rossi vivono fino a quattro mesi, mentre la vita delle fibre muscolari è lunga quanto quella dell organismo stesso. IMPARO a IMPARARE 1. Perché l uomo è definito vertebrato bipede? 2. Quali tre parti principali formano il corpo umano? 3. Quali sono i livelli di organizzazione di un organismo pluricellulare, a partire dalle cellule? 3 I livelli di organizzazione delle cellule negli organismi pluricellulari. più organi insieme organo si associa ad altri tessuti apparato tessuto cellule simili organismo La struttura e il rivestimento del corpo umano UNITÀ 1 5

12 2 I tessuti Amorfo Amorphous Dal greco a, che indica privazione, mancanza, e morphé, «forma»; significa «privo di una forma ben definita». Nel corpo umano si riconoscono quattro tipi fondamentali di tessuti: epiteliale, connettivo, muscolare e nervoso. Tessuto epiteliale Il tessuto epiteliale 34 è formato da cellule appiattite, disposte l una accanto all altra, perfettamente aderenti tra loro. Protegge il corpo dall ingresso di virus, funghi e batteri. Sono tessuti epiteliali: i tessuti di rivestimento, tra cui l epidermide (lo strato esterno della pelle) e le mucose (che rivestono le cavità interne del corpo); il tessuto ghiandolare, le cui cellule secernono sostanze utili all organismo e formano le ghiandole; le ghiandole sono esocrine, se riversano le sostanze prodotte all esterno o in cavità del corpo, o endocrine, se riversano le sostanze prodotte (che in questo caso sono dette ormoni) direttamente nel sangue. Tessuto connettivo Il tessuto connettivo è formato da cellule di forma diversa separate da spazi intercellulari più o meno grandi, riempiti da una sostanza intercellulare. Il tessuto connettivo propriamente detto 35 è costituito da cellule immerse in una sostanza amorfa in cui sono presenti fibre di collagene, una proteina le cui molecole sono organizzate 6 tessuto osseo compatto 4 tessuto epiteliale 5 tessuto connettivo 6 UNITÀ 1 La struttura e il rivestimento del corpo umano

13 in fibre. Questo tessuto collega i vari tessuti e organi del corpo umano. Altri tipi di tessuto connettivo sono: il tessuto osseo, che svolge funzione di sostegno e forma lo scheletro (la sostanza intercellulare è ricca di fibre e di sali minerali) 36; il tessuto cartilagineo, che costituisce le cartilagini; il sangue, che trasporta le sostanze all interno dell organismo (la sostanza intercellulare è liquida e priva di fibre); il tessuto adiposo, un connettivo con spazi e sostanza intercellulari ridotti e con cellule adipose che accumulano i grassi e isolano termicamente il corpo dall ambiente esterno 37. Tessuto muscolare Il tessuto muscolare è formato da cellule allungate, le fibre muscolari, capaci di contrarsi. Forma tutti i muscoli ed è il tessuto più diffuso nel corpo umano. È di tre tipi: striato 38, che forma i muscoli scheletrici volontari, cioè quelli che muoviamo in modo cosciente, come i muscoli delle braccia e delle gambe; liscio, che forma i muscoli involontari, come quelli che formano la parete del tubo digerente e delle arterie; cardiaco, che forma il cuore (striato ma involontario). Tessuto nervoso Il tessuto nervoso 39 è formato dai neuroni, cellule specializzate che trasmettono impulsi elettrici (gli impulsi nervosi). Il tessuto nervoso mette in relazione le varie parti dell organismo tra loro e con il mondo esterno: riceve informazioni attraverso gli organi di senso e le trasmette al cervello e, viceversa, invia informazioni dal cervello agli altri organi. IMPARO a IMPARARE 1. Perché nelle parti del corpo maggiormente a contatto con l ambiente esterno la pelle ha uno spessore maggiore? 2. Che cos è un tessuto connettivo? 3. Fai qualche esempio di muscoli volontari. 4. Quali tipi di tessuti ci sono nella coscia? 8 7 tessuto muscolare striato 9 tessuto adiposo tessuto nervoso La struttura e il rivestimento del corpo umano UNITÀ 1 7

14 3 e sistemi Organi, apparati Gli organi sono strutture formate da tessuti, anche diversi tra loro, destinate a svolgere una o più funzioni. Sono organi il fegato, il pancreas, l intestino, i polmoni, il cuore, i reni ecc. Organi che svolgono funzioni diverse, cooperando, formano gli apparati e i sistemi dell organismo. Gli apparati Un apparato è un insieme di organi costituiti da tessuti differenti che collaborano allo svolgimento di una funzione vitale e sono collocati in una zona precisa dell organismo. Nel corpo umano sono presenti l apparato digerente, l apparato respiratorio, l apparato circolatorio, l apparato escretore, l apparato riproduttore, l apparato tegumentario e l apparato locomotore (costituito dal sistema scheletrico e dal sistema muscolare). Ad esempio, l apparato digerente è formato da diversi organi (bocca, esofago, stomaco, intestino, fegato ecc.), ciascuno formato da tessuti di tipo diverso 310. I sistemi Un sistema è un insieme di organi costituiti dallo stesso tipo di tessuto e distribuiti in tutto l organismo. Nel corpo umano sono presenti il sistema scheletrico o di sostegno, il sistema muscolare, il sistema nervoso, il sistema endocrino, il sistema linfatico e il sistema immunitario. Ad esempio, il sistema muscolare è formato dai muscoli, collocati più o meno in tutto il corpo, che hanno varie dimensioni e forme, ma sono tutti costituiti per lo più da tessuto muscolare. IMPARO a IMPARARE 1. Perché il digerente è un apparato e il muscolare è un sistema? 2. Quali sono i principali apparati e sistemi del nostro organismo? Capire il corpo umano Per comprendere il corpo umano è importante sapere come sono fatti gli apparati e i sistemi e come svolgono le diverse funzioni. E inoltre: di che cosa ha bisogno l organismo per mantenersi in vita, crescere e ricostruire le cellule danneggiate? in quale modo l organismo si procura dall esterno i materiali di cui ha bisogno, che costituiscono il suo «carburante»? come vengono distribuite tali sostanze a tutti gli apparati e i sistemi e poi trasformate in energia da utilizzare per svolgere le diverse funzioni (la respirazione e il trasporto delle sostanze)? come vengono eliminati i prodotti di rifiuto delle attività dell organismo? 10 Un esempio: l apparato digerente. secerne il succo gastrico apparato digerente mucosa gastrica TESSUTI fibre muscolari muovono la parete e rimescolano il cibo ORGANI APPARATO FUNZIONE NUTRIZIONE cellule nervose coordinano il tutto stomaco 8 UNITÀ 1 La struttura e il rivestimento del corpo umano

15 Apparati e sistemi del corpo umano Il sistema linfatico è formato da vasi linfatici, linfonodi, tonsille, milza e timo. Svolge la funzione di TRASPORTO della linfa e di DIFESA dell organismo dalle infezioni. Il sistema immunitario è formato dai globuli bianchi che circolano nel sangue e sono presenti nel sistema linfatico. Svolge funzione di DIFESA dell organismo da microrganismi. L apparato circolatorio (o cardiocircolatorio) è formato dal sangue, dai vasi sanguigni e dal cuore. È responsabile della CIRCOLAZIONE, ovvero del trasporto di sostanze nutritive, ossigeno e prodotti di rifiuto. L apparato respiratorio è costituito dai polmoni e dalle vie aeree (cavità nasali, faringe, laringe, trachea e bronchi). È responsabile della RESPIRAZIONE, che introduce ossigeno ed espelle anidride carbonica. L apparato escretore è formato dai reni e dalle vie urinarie (ureteri, vescica e uretra). È responsabile dell ESCRE- ZIONE, il procedimento tramite il quale vengono espulsi i prodotti di rifiuto. Il sistema nervoso si occupa di COORDINA- MENTO e RELAZIONE: riceve gli stimoli esterni e interni del corpo ed elabora le risposte. È costituito dal sistema nervoso centrale (formato da encefalo e midollo spinale), dal sistema nervoso periferico e dal sistema nervoso autonomo. Il sistema endocrino è formato dalle ghiandole endocrine, che producono gli ormoni, particolari sostanze responsabili della REGOLAZIONE di diverse funzioni dell organismo. L apparato tegumentario è formato dalla pelle (o cute) e dagli annessi cutanei (peli, unghie, ghiandole sudoripare, ghiandole sebacee). Svolge funzione di RIVESTIMEN- TO, ovvero riveste il corpo e lo protegge da attacchi esterni. L apparato digerente è formato dal tubo digerente, che inizia con la bocca, prosegue con faringe, esofago, stomaco e intestino, e termina con l apertura anale. Si occupa della NUTRIZIONE, cioè dell introduzione di materia ed energia con il cibo. L apparato riproduttore serve alla RIPRODUZIONE, ovvero alla generazione di individui simili ai genitori. L apparato riproduttore maschile è formato da testicoli, dotti deferenti, vescicole seminali, prostata e pene; l apparato riproduttore femminile è formato da ovaie, tube di Falloppio, utero e vagina. Il sistema muscolare è costituito dai muscoli. Svolge funzioni di SOSTEGNO e MOVIMENTO, permettendo al corpo di muoversi e di mantenere una posizione. Il sistema scheletrico è formato dalle ossa e dalle articolazioni che le uniscono. Insieme al sistema muscolare svolge funzioni di SOSTEGNO e MOVIMENTO. La struttura e il rivestimento del corpo umano UNITÀ 1 9

16 4 L apparato tegumentario La salute della pelle Iniziamo a studiare apparati, sistemi e funzioni del corpo umano partendo dal suo rivestimento esterno, cioè dalla pelle. La pelle (o cute) si estende su tutta la superficie del corpo e lo avvolge senza interruzioni. In un uomo che pesa 70 kg, ben 11 kg circa sono rappresentati dalla pelle. La pelle, insieme alle mucose, e gli annessi cutanei costituiscono l apparato tegumentario. La pelle è un organo complesso, in grado di svolgere molte importanti funzioni: protegge il corpo dalle lesioni e da eventuali attacchi esterni (microrganismi, temperature molto elevate o molto basse, raggi ultravioletti); contribuisce all eliminazione delle sostanze di rifiuto; è la sede principale della sensibilità tattile; collabora alla termoregolazione (la regolazione della temperatura corporea); collabora alla respirazione, cioè all introduzione di ossigeno nell organismo, tramite i pori, minuscoli fori che attraversano epidermide e derma. Se osserviamo al microscopio una sezione di pelle, distinguiamo due strati ben definiti 311: l epidermide, più esterna e sottile; il derma, ricco di capillari sanguigni, terminazioni nervose e annessi cutanei. La pelle poggia sull ipoderma, uno strato che contiene accumuli di tessuto adiposo (grasso sottocutaneo) con funzione di isolamento termico e riserva di grassi. 11 La struttura della pelle terminazioni nervose pelo poro papille dermiche terminazioni nervose libere (recettori del dolore) recettori tattili strato corneo EPIDERMIDE strato germinativo recettori del freddo DERMA follicolo del pelo ghiandola sebacea IPODERMA recettori del caldo ghiandola sudoripara bulbo pilifero capillari sanguigni muscolo erettore del pelo recettori della pressione grasso sottocutaneo capillari sanguigni in sezione 10 UNITÀ 1 La struttura e il rivestimento del corpo umano

17 L epidermide L epidermide è formata da vari strati di cellule epiteliali (di solito cinque) che diventano sempre più appiattite e meno vitali spostandosi dal basso verso l alto. Lo strato più profondo (strato germinativo) è costituito da cellule che si riproducono attivamente e rinnovano l epidermide; man mano che si sale verso l alto, le cellule si appiattiscono, accumulano al loro interno una sostanza proteica, la cheratina, e proteggono gli strati più interni. Lo strato più superficiale (strato corneo) è costituito da cellule morte piene di cheratina, che si squamano e si staccano in continuazione, lasciando posto a nuove cellule. Nell epidermide profonda sono presenti i melanociti, cellule che, stimolate dai raggi ultravioletti della luce solare (o di una lampada a raggi UV), producono un pigmento scuro, la melanina, che imbrunisce la pelle (e dunque ci fa abbronzare ed è in generale responsabile del colore scuro della pelle) e la rende più resistente, proteggendola dalla radiazione solare 312. Tuttavia, un colore della pelle troppo scuro inibisce l attivazione della vitamina D, che avviene proprio grazie ai raggi UV ed è necessaria per il normale sviluppo osseo. Molti studiosi ritengono oggi che una pelle di colore più chiaro si sia evoluta come adattamento all ambiente: quando l umanità, migrando dall Africa, si è spostata verso latitudini più elevate, ha dovuto fare i conti con una radiazione solare più bassa, quindi con una minor produzione di vitamina D attiva; perciò diventava più importante ricevere i raggi UV (più ridotti), piuttosto che proteggersi da essi. Ecco perché alle latitudini maggiori sono risultati favoriti dalla selezione naturale gli individui con la pelle meno pigmentata e, generazione dopo generazione, si sono diffusi i fototipi più chiari. Il derma Il derma è lo strato ricco di capillari sanguigni e di fibre nervose sensitive che si trova sotto l epidermide. La sua funzione principale è nutrire l epidermide; per favorire lo scambio di sostanze nutritive, la superficie di contatto tra il derma e l epidermide non è liscia, ma ripiegata a formare le papille dermiche 313. Nel derma si trovano i recettori sensoriali, che permettono di stabilire se un corpo è caldo, freddo, liscio, ruvido ecc. (queste informazioni costituiscono il senso del tatto). I recettori sensoriali della pelle sono di tre tipi: di pressione o tattili veri e propri; di temperatura, sensibili al caldo e al freddo; di dolore, che sono terminazioni nervose libere molto più numerose e diffuse. I recettori sensoriali sono molto numerosi nelle zone del corpo che più utilizziamo per esplorare il mondo esterno (polpastrelli delle dita, labbra, viso). Il derma è anche coinvolto nel processo di termoregolazione e svolge un ruolo fondamentale nel mantenere costante la temperatura corporea. Il derma regola l afflusso del sangue alla superficie del corpo: per mantenere il calore all interno dell organismo e non disperderlo in superficie quando fa freddo, i capillari che irrorano il derma si contraggono, facendo arrivare meno sangue alla superficie e più sangue al centro del corpo. Viceversa, quando la temperatura esterna è molto alta, il sangue affluisce alla cute per disperdere il calore in eccesso, aiutato in questo anche dalla sudorazione L abbronzatura è un meccanismo di difesa della pelle dai raggi ultravioletti; per questo nelle zone della Terra dove le radiazioni sono più intense i popoli hanno la pelle più scura. Pigmento Pigment Sostanza colorata che può essere di origine naturale, come le clorofille (verdi) e gli antociani (rossi) delle piante, la melanina ecc., o artificiale, come quelli delle vernici. Capillare Capillary Minuscoli vasi sanguigni attraverso la cui sottilissima parete avvengono gli scambi di gas e sostanze nutritive tra il sangue e l ambiente calore perduto sudando (evaporazione) calore perduto per irraggiamento, induzione, convezione calore perduto per irraggiamento, induzione, convezione papille dermiche ghiandola sudoripara vasi sanguigni dilatati caldo vasi sanguigni contratti freddo La struttura e il rivestimento del corpo umano UNITÀ 1 11

18 pelo bulbo pilifero Immagine di un pelo visto al microscopio. 15 Gli annessi cutanei Il rivestimento esterno del nostro corpo non è costituito solo da pelle. Alcune strutture dell apparato tegumentario, gli annessi cutanei, derivano da modificazioni dell epidermide. Nell uomo sono i peli, le unghie, le ghiandole sudoripare e le ghiandole sebacee. I peli sono costituiti da scaglie di cheratina e sono immersi nel derma con un bulbo pilifero, collegato a un piccolissimo muscolo erettore del pelo, responsabile del fenomeno della «pelle d oca»: quando fa freddo o abbiamo paura, esso si contrae e solleva il pelo 315. I peli non sono distribuiti in modo uniforme sulla cute e hanno dimensioni diverse a seconda di dove si trovano: nell adulto i più evidenti e numerosi sono sul capo (capelli), sul volto (barba, baffi, sopracciglia), sulle ascelle e sul pube. La distribuzione e il colore variano da una persona all altra, anche in base al sesso e all età. Le unghie sono prodotte dall epidermide e si trovano sul dorso dell ultima falange delle dita. Sono costituite da una lamina di cheratina, appoggiata su una matrice che permette all unghia di crescere in continuazione. Alla base delle unghie è visibile una piccola porzione della matrice di colore biancastro (lunula) che fuoriesce dall epidermide 316. Il derma contiene anche due tipi di ghiandole. Le ghiandole sudoripare producono il sudore, una soluzione di acqua e sali minerali attraverso cui l organismo elimina sostanze di rifiuto (ad esempio l acido lattico prodotto nei muscoli) e raffredda la superficie corporea, contribuendo a mantenere costante la temperatura. Le ghiandole sebacee producono il sebo, una sostanza ricca di grassi che rende la pelle leggermente untuosa, la impermeabilizza e la protegge. Negli adolescenti può manifestarsi un eccesso di secrezione di sebo, con conseguente sviluppo di batteri che sono la causa del fenomeno dell acne 317. IMPARO a IMPARARE 1. È corretto affermare che la pelle è l organo più pesante del corpo? 2. Che cos è l ipoderma? 3. Quale strato della pelle è responsabile dell abbronzatura? 4. Quali stimoli provenienti dall esterno costituiscono il senso del tatto? 16 La struttura di un unghia radice unghia lunula lamina matrice 17 Si manifesta il fenomeno dell acne quando il sebo si accumula al di sotto della pelle creando un terreno fertile per lo sviluppo di batteri; in corrispondenza della ghiandola sebacea si forma quindi un irritazione (foruncolo). Obiettivo su... Le impronte digitali Procurati una lente d ingrandimento e osserva la superficie dei polpastrelli delle tue dita: noterai che l epidermide non è liscia, ma presenta minuscoli solchi e rilievi. Responsabili di questi disegni quasi «concentrici» sono le papille dermiche sottostanti, visibili grazie al fatto che sui polpastrelli l epidermide è particolarmente sottile. L aspetto delle papille dei polpastrelli è caratteristico di ogni individuo (neppure i gemelli identici hanno identiche impronte digitali, le quali presentano minime differenze). Se ci sporchiamo un dito con un po di inchiostro e lo appoggiamo su un foglio di carta bianca, faremo comparire (in negativo) la nostra impronta digitale. Le impronte digitali si lasciano inconsapevolmente ogni volta che si tocca un oggetto; sono differenti da persona a persona e in ognuno si mantengono identiche per tutta la vita. Esse sono perciò un importante elemento di riconoscimento nelle indagini di polizia, in quanto identificano senza possibilità di errore un unico individuo. 12 UNITÀ 1 La struttura e il rivestimento del corpo umano

19 Abbronzarsi fa bene ma Il Sole fa sicuramente bene alla salute: stimola nell organismo la produzione di vitamina D (fondamentale per le ossa), aiuta a rimarginare e a guarire le ferite (azione cicatrizzante), uccide alcuni tipi di batteri (azione battericida). Abbronzarsi con intelligenza Attenzione però: la radiazione solare contiene anche raggi ultravioletti (UV) e favorisce l invecchiamento della pelle; in dosi elevate può provocare tumori della pelle. Prima di esporsi al Sole è dunque opportuno seguire alcune regole: non pretendere di abbronzarsi tanto e subito; al contrario, essere pazienti e procedere con gradualità, evitando scottature e arrossamenti; evitare di esporsi nelle ore centrali della giornata (dalle 11 alle 16), quando il Sole è più alto e i raggi UV sono più concentrati; stare più attenti in alta montagna, dove la quantità di UV è maggiore; proteggersi sempre con una crema solare adatta al proprio tipo di pelle; riapplicare la crema dopo un bagno in mare o in piscina, perché l acqua potrebbe averla lavata via. Il fototipo Scegliere la crema solare adeguata non è così banale: è infatti fondamentale scegliere il fattore di protezione (SPF) adatto al proprio fototipo. Il fototipo indica le reazioni della pelle all esposizione ai raggi UV e il tipo di abbronzatura che è possibile ottenere; è definito in base alla qualità e alla quantità di melanina presente nella pelle. Una diffusa classificazione individua sei fototipi, definiti in base alle caratteristiche dell individuo e alla reazione all esposizione ai raggi UV. Lampade che abbronzano Scienza e... SALUTE! Essere abbronzati è di moda; ciò ha provocato la diffusione di lampade abbronzanti, che emettono raggi UV. Ma questi raggi vanno attentamente dosati per non provocare danni alla pelle, poiché sono nocivi proprio come i raggi UV naturali. È bene ridurre il più possibile l uso di queste apparecchiature, e utilizzarle solo in condizioni ottimali di controllo e di manutenzione e sempre sotto la supervisione di personale qualificato. Inoltre è necessario proteggere le parti del corpo più delicate, utilizzare una crema solare e assolutamente coprire gli occhi. SPF 50+ FOTOTIPO I Ha la pelle molto sensibile, soggetta a eritemi; si abbronza pochissimo o per niente. SPF 50+ SPF 30 FOTOTIPO II Tende a scottarsi facilmente; raggiunge un abbronzatura leggera. FOTOTIPO III Può scottarsi se si espone in modo intensivo; si abbronza in modo pronunciato e omogeneo. SPF 20 FOTOTIPO IV Ha la pelle poco sensibile e ottiene un abbronzatura intensa. SPF 10 FOTOTIPO V Ha la pelle che non reagisce all esposizione al sole. SPF 6-10 FOTOTIPO VI Non varia la colorazione della pelle con l esposizione al sole. UNITÀ 1 13

20 Obiettivo su... L acqua nel corpo umano Le funzioni Il sudore raffredda l organismo disperdendo il calore in eccesso. Il sudore elimina tossine (sostanze di scarto). del sudore Sudando si elimina acqua, che va reintegrata bevendo. Siamo fatti di acqua Pesi 50 kg? Pensa che più di 30 kg sono rappresentati da acqua! Infatti quasi i due terzi del corpo umano sono costituiti da questo prezioso liquido. L acqua è presente in tutti i tessuti ed è fondamentale in molte delle funzioni svolte dall organismo; ad esempio la digestione degli alimenti, l eliminazione delle sostanze di rifiuto, il trasporto di sostanze attraverso il sangue, la termoregolazione. Pertanto è fondamentale per l organismo mantenere un equilibrio tra l acqua che entra e quella che esce dal corpo. Acqua che entra, acqua che esce In media un essere umano ha bisogno di circa tre litri di acqua al giorno, che si introducono nel corpo soprattutto bevendo, ma anche attraverso i cibi. Lo stimolo della sete e la sensazione di «bocca secca» segnalano proprio che l organismo ha bisogno di acqua e spingono a bere. Ma come viene eliminata l acqua? Principalmente attraverso l urina, ma non solo. Una sostanziosa perdita di liquidi, infatti, è dovuta alla sudorazione, indispensabile per raffreddare l organismo disperdendo il calore in eccesso e per eliminare sostanze di scarto (tossine). Con il sudore un adulto perde da 0,5 a 10 litri al giorno, a seconda delle condizioni ambientali e delle attività svolte. Il sudore è prodotto dalle ghiandole sudoripare, che sono circa tre milioni sparse sulla superficie del corpo, in particolare sulla pianta dei piedi, sul palmo delle mani, sulle ascelle, sul viso, insomma, dove si suda di più. Quando si suda? La sudorazione è più attiva in varie situazioni, in particolare quando la temperatura dell ambiente aumenta e quando la temperatura corporea si alza in seguito a uno sforzo fisico (come lo sport). Esiste anche la sudorazione emotiva, che si attiva in presenza di tensioni psicologiche, come la paura o l agitazione prima di una gara o di un esame. È comunque fondamentale, quando si suda molto, bere abbondantemente per reintegrare nell organismo i liquidi e i sali perduti insieme al sudore. 14 UNITÀ 1

21 La mappa del sapere Completa la mappa, inserendo negli appositi spazi i termini corretti, scelti tra quelli elencati. ghiandole sudoripare epiteliale organismo recettori sensoriali tessuti sistemi termoregolazione annessi cutanei nervoso unghie connettivo epidermide di dolore derma muscolare CELLULE SIMILI formano i... che unendosi formano gli organi che svolgono una precisa funzione raggruppati in come apparati... che insieme formano un... rivestimento apparato tegumentario formato da che svolge funzioni di peli... protezione pelle... che sono costituita da due strati da cui derivano gli ghiandole sebacee..., più profondo..., più superficiale che contiene di pressione e tattili di tre tipi di temperatura... UNITÀ 1 15

22 Che cosa ho imparato Conoscenze 1. Scrivi sul tuo quaderno una breve definizione dei termini elencati. bipede avambraccio apparato sistema cheratina termoregolazione annessi cutanei sudore sebo melanina 2. Vero o falso? a. Un cane, un topo sono costituiti da tessuti. V F b. Le cellule di un tessuto presentano lo stesso tipo di specializzazione. V F c. In un organo ci possono essere tessuti di tipo diverso. V F d. Il sangue è classificato come tessuto connettivo. V F e. Il cuore è un esempio di apparato. V F f. Il fegato è un esempio di organo. V F g. I termini «apparato» e «sistema» sono sinonimi. V F h. L epidermide si rinnova grazie allo strato germinativo. V F i. L apparato tegumentario è molto esteso e pesante. V F l. Quando fa freddo alla cute arriva più sangue di quando è caldo. V F m. Le unghie crescono continuamente perché un muscolo erettore le fa allungare. V F n. L apparato tegumentario comprende anche ghiandole sebacee e sudoripare. V F 3. Scegli il completamento corretto. a. Il derma A è lo strato della pelle che più di ogni altro viene rinnovato. B non contiene capillari sanguigni. C regola l afflusso di sangue nella cute. D controlla la composizione chimica della pelle. b. L abbronzatura è A l effetto della desquamazione della cheratina nella parte più superficiale dell epidermide. B un meccanismo di difesa della pelle dai raggi UV, che coinvolge i melanociti. C il rinnovamento delle cellule nella parte più profonda del derma. D l accumulo di tessuto adiposo nell ipoderma, a causa della luce solare. 4. Completa la tabella, indicando per ogni tipo di cellula il corrispondente tessuto. Cellule cellule dell epidermide Tessuto epiteliale cellule del sangue... cellule dell osso... cellule ghiandolare... neuroni... fibre muscolari... Abilità 5. Associa ogni apparato o sistema all organo rappresentativo, scrivendo il numero opportuno nel quadratino. Scrivine poi la funzione, scegliendo tra quelle elencate. rivestimento eliminazione dei prodotti di rifiuto trasporto di sostanze respirazione nutrizione coordinamento e relazione sostegno e movimento a. Sistemi muscolare e scheletrico:... b. Apparato escretore:... c. Sistema nervoso:... d. Apparato respiratorio:... e. Apparato digerente:... f. Apparato circolatorio:... g. Apparato tegumentario: Disegna sul tuo quaderno uno schema della pelle, indicando i principali strati di cui è formata. 16 UNITÀ 1

23 7. Completa il disegno inserendo correttamente il nome delle parti dell unghia.... Competenze Perché molto spesso i ladri che compiono grossi furti o i malviventi che maneggiano armi da fuoco usano i guanti? 9. Perché, secondo te, se ci tagliamo le unghie o i capelli non sentiamo alcun dolore, mentre se ci tagliamo un pezzo di pelle sì? 10. Leggi il brano e rispondi alle domande. Perché la sauna fa bene? Nella sauna si raggiungono temperature variabili da 45 a C, a seconda dell altezza alla quale sono situate le panche (quelle più alte sono più calde). Nella sauna non si perde grasso, ma solo sudore: ci si disidrata al punto da registrare un calo di peso da 600 a 1500 g in una sola seduta; dopo, bevendo, si devono riportare le riserve idriche dell organismo alla normalità. Gli effetti positivi sono altri. Con il sudore vengono espulse scorie dall organismo e la pelle alla fine è più pulita. Il calore, a sua volta, rilassa i muscoli, facilitando lo smaltimento di acido lattico. Inoltre, i bruschi cambiamenti di temperatura fanno dilatare e restringere le arterie, aumentandone l elasticità. La sauna è sconsigliata a chi ha la pressione troppo alta o troppo bassa, a chi ha una costituzione debole, a chi soffre di vene varicose, di malattie renali o cardiache e alle donne in gravidanza. Adattamento da a. Quali sono i benefici della sauna? b. Che cosa bisogna assolutamente fare dopo una sauna? Perché? c. Vi è qualche situazione in cui la sauna è sconsigliata? 11. Leggi il brano e rispondi alle domande. Ecco come invecchia la pelle scottata dal Sole Da un lato del volto dimostra i suoi 69 anni, dall altro almeno due lustri in più. Eppure quelle che vedete sono le guance della stessa persona: un uomo che per 28 anni ha guidato camion, esponendo solo metà della faccia ai raggi solari filtrati dal finestrino. Il caso del paziente, che ha denunciato un ispessimento graduale della pelle solo sul lato sinistro del viso, insieme a un progressivo aumento delle rughe, è stato ritenuto emblematico da due ricercatori della Northwestern University di Chicago, che hanno divulgato la sua foto anche per diffondere le prove concrete dell invecchiamento precoce della pelle causato dai raggi UVA. Il paziente è affetto da fotoinvecchiamento, il decadimento eccezionale della pelle, con la conseguente perdita di elasticità dei tessuti dovuta alla distruzione delle fibre elastiche e causata dall esposizione, pur se non volontaria, ai raggi solari. In particolare i responsabili sarebbero i raggi UVA che, passando attraverso il finestrino del veicolo, sono penetrati attraverso l epidermide fino a raggiungere gli strati superiori del derma. Meno energetici dei raggi solari UVB, gli UVA sono responsabili dell insorgenza di alcuni tumori cutanei, come il melanoma. Purtroppo, il 99% dei raggi solari che arriva sulla superficie terrestre è formato da UVA, che penetrano in profondità nella pelle. Al paziente in questione sono stati prescritti controlli regolari per la prevenzione del cancro alla pelle, farmaci che regolano la crescita delle cellule dell epitelio e l uso regolare di una protezione cutanea a schermo elevatissimo. In estate aumentano le occasioni di esposizione al Sole: armiamoci della giusta protezione per il nostro tipo di pelle. Se il rischio di melanomi ci sembra remoto, forse la prova tangibile dell invecchiamento cutaneo da raggi solari potrà servirci da monito. Adattamento da E. Intini, 5 giugno 2012 a. Che cosa ti accade se ti esponi troppo a lungo al Sole? b. Quali accorgimenti puoi adottare? c. Che cos è successo al volto di quest uomo? Qual era il suo mestiere e perché è significativo? d. Quali raggi sono responsabili dell invecchiamento della pelle? Motiva la tua risposta. e. Su che cosa ti basi per scegliere il livello di protezione della crema solare che porterai al mare? UNITÀ 1 17