SCIENZE MOTORIE Apparato circolatorio & respiratorio
DISTRIBUIRE Nel buon funzionamento di un'azienda è importante un efficiente produzione, ma è fondamentale anche una corretta distribuzione dei prodotti. Ciò che il corpo assume dall'ambiente ed elabora con il sistema digerente vine mandato nel corpo attraverso l'apparato circolatorio. Un liquido porta ovunque le sostanze utili e ritira quelle nocive, questo è il sangue. TANTI TUBI E UNA POMPA Esaminando la parte periferica di questo apparato si può capire, (ad esempio quando ci facciamo un taglietto) che il sangue arriva in tutte le parti del nostro corpo e questo è possibile grazie a una miriade di tubicini chiamati capillari chiamati così per la loro sottigliezza. I sangue arriva ai capillari tramite una ramificazione di tubetti di vari diametri chiamate arterie le quali raggiungono la pompa di tutto il cuore, dai capillari il sangue torna indietro seguendo altri tubetti, le vene le quali raggiungono anche esse il cuore. Però questo non è un sistema così semplice poiché oltre a portare le sostanze utili derivanti dall'apparato digerente deve portare per tutto il corpo il gas ossigeno e per procurarselo esso coopera strettamente con un altro sistema che è quello respiratorio.
LA POMPA 2 IN 1 Il sangue deve essere continuamente prodotto poiché una parte verrà persa nel processo di purificazione inoltre l'andare e venire dell'ossigeno al cuore deve avvenire tramite un sistema a parte e indipendente da quello che porta il sangue nel corpo. Occorrono due pompe? Forse in un sistema industriale si ma il nostro corpo invece ce ne ha solo una ma sarà tale da soddisfare la doppia esigenza. IL CUORE Grande circa come un pugno e posto nel torace al di sopra del diaframma, il cuore è un muscolo con diverse cavità. Si contrae ritmicamente durante tutta la vita. Le contrazioni sono controllate da sistema nervoso simpatico e parasimpatico, senza intervento della volontà per questo non avvertiamo nessuna fatica per il lavoro di esso. Possiamo identificare quattro camere fondamentali. Le sacche inferiori, più grandi, sono detti ventricoli; le camere superiori, più piccole, atrii. Per descriverne il funzionamento bisogna imbattersi lungo la corrente del sangue. Arriviamo, dopo il percorso in tutto il corpo (Grande circolazione) nell'atrio destro. Attraverso una valvola, il sangue, che è carico di sostanze da eliminare e di gas non utilizzabili, passa nel ventricolo sottostante(destro). Si ha una abbastanza rapida contrazione degli atrii (sistole), mentre i ventricoli si de-contraggono, per aspirare (fase detta diastole). La valvola si chiude e la contrazione dei ventricoli fa passare il sangue in un vaso che poi, dividendosi, incanala il fluido verso i polmoni. Qui il sangue si libera dei gas inutili e si scarica di ossigeno; torna quindi al cuore nell'atrio sinistro. Si conclude così la piccola circolazione. Il sangue passa nel ventricolo sinistro. La sistole ventricolare lo invia nel più grosso dei vasi, l'arteria aorta, questa si suddivide in tantissimi rami fino ad arrivare ai capillari che portano il sangue a tutto il corpo.
LA RITMICA Le ritmiche contrazioni del cuore si propagano alle arterie e alle vene così che questi vasi contribuiscono al pompaggio del fluido. Il battito del cuore si sente bene appoggiando una mano sulle costole. Esso è anche percepibile in periferia appoggiando le dita sui vasi sanguigni dei polsi. LA LINFA Noi abbiamo un sistema di circolazione chiuso e quindi come fanno le sostanze utili a diffondersi ovunque? Della distribuzione si occupa un altro fluido la linfa. Nella linfa passano i componenti utili, trasudando dai vasi sanguigni. La linfa poi si raccoglie in alcuni vasi linfatici e in alcune regioni che sono proprio di controllo come i nodi linfatici. Esistono anche le ghiandole linfatiche, come le tonsille che trattengono le sostanze nocive penetrate nella regione della gola, ed è per questo che spesso queste ghiandole si infiammano
ROSSO COME IL SANGUE Osservando una striscia di sangue al microscopio si nota subito che il colore rosso è dovuto alla presenza di tantissimi puntini rosso bruni che si trovano in liquido giallastro trasparente. Il sangue è un tessuto poiché è formato da un insieme di cellule mobili disperse in questo liquido che si chiama plasma. Il flusso del sangue trasporta sostanze varie tra cui l'ossigeno; i gas non utilizzati come l'anidride carbonica, diversi ormoni, enzimi e sostanze in grado si arginare la presenza di ospiti indesiderati come batteri e virus. CELLULE PRINCIPALI I globuli rossi sono strane cellule fatte come delle ciambelle appiattite al centro e senza buco. Essi non hanno nucleo: questa importante struttura presente quando le cellule si formano, ben presto regredisce. I globuli rossi non possono dunque riprodursi come tutte le altre cellule possono essere soltanto essere fabbricati e devono essere dopo un certo periodo distrutti. Queste cellule sono simili a spugnette piene del pigmento emoglobina capace di catturare l'ossigeno quando il sangue passa nei polmoni. Lo scambio è molto facile, basta pensare che in un millimetro cubo di sangue ci sono mediamente 5 milioni di globuli rossi e che la superficie utile complessiva di tali cellule risulta essere 6,4cm².
I globuli bianchi o leucociti sono in realtà trasparenti. Hanno nucleo e forma varia. In un millimetro cubo di sangue esistono 5000-8000 globuli bianchi; essi sono carichi di sostanze utili e posso inglobare i germi distruggendoli. Un gruppo particolare di globuli bianchi è quello dei linfociti, portati soprattutto dalla corrente della linfa che contribuiscono a dare all'organismo l'immunità formando delle particolari sostanze proteiche dette anticorpi. Le piastrine sono il terzo fondamentale tipo di cellule presenti nel sangue; Simili a dischetti, sono grandi da un terzo a metà dei glubuli rossi. Il loro numero varia da 200 000 a mezzo milione per millimetro cubo di sangue. Le piastrine contribuiscono in modo determinante al fenomeno della coagulazione, essenziale per creare una sorta di tappo naturale dove una ferita permetterebbe al sangue di fuoriuscire (emorragia) Il liquido che trasporta le cellule, detto plasma, è formato per il 90% da acqua; contiene le molecole derivate dallo smontaggio degli alimenti, ormoni, enzimi, anticorpi e ovviamente, le sostamze di rifiuto. Sopra, la battaglia che si scatena quando, attraverso una ferita, sostanze nocive tentano di penetrare nell'organismo. I linfociti attaccano e distruggono i germi (nel riquadro, il meccanismo con cui l'intruso viene inglobato e digerito da un lisosoma). Di fianco a sinistra la coagulazione del sangue con formazione di un grumo di piastrine in un reticolo di fibrina (una proteina insolubile)
APPARATO RESPIRATORIO RIMANERE SIMILI L'organismo è un vasto sistema aperto che tende a mantenersi in equilibrio tra tutte le funzione che si svolgono al suoi interno. L'insieme dei fenomeni con cui il corpo mantiene tali equilibri è detto omeostasi. Una componete molto importante dell'omeostasi è la capacità che ha il corpo di mantenere, entro certi limiti, il suo equilibrio nei rapporti con l'esterno, per quanto riguarda l'energia sotto forma di calore. Negli uccelli e nei mammiferi, esiste la possibilità, per il corpo, di mantenere la propria temperatura abbastanza indipendente da quella esterna. Questa capacità è detta omeotermia ed è dovuta alla presenza, nell'ipotalamo, di un rivelatore della temperatura sensibilissimo. Questo centro termoregolatore si basa sul dato diretto fornito dal sangue che fluisce sul cervello e su stimoli che possono pervenire da diverse parti periferiche del corpo.gli ordini che partono dal centro sono di varia natura e possono interessare organi diversi. Il costo energetico del funzionamento del sistema termoregolatore è alto. Uccelli e mammiferi impiegano una parte rilevante dell'energia contenuta negli alimenti per produrre energia-calore o per operare in modo da disperderla, se è troppa. Rapidi movimenti muscolari possono aumentare la temperature in superficie di varie parti del corpo: movimenti rapidissimi, non volontari, sono i brividi. Il comando per cui si drizzano i peli della pelliccia ( o i nostri radi peli) tende a formare la corazza di peli e aria che, isolando termicamente, impedisce al freddo di propagarsi al corpo e al corpo di disperder il suo calore nel freddo dell'ambiente. Isolanti più stabili sono i pannelli di sostanze grasse accumulate sotto gli strati della pelle. Si tratta anche in questi casi di risposte legate al funzionamento del fegato, da cui, come abbiamo visto, dipende anche il trattamento dei grassi.
LA RESPIRAZIONE L'organismo fa entrare in se stesso un fluido da cui sottrae gas che gli è utile. Un organismo che viva nell'acqua farà entrare nel suo corpo questo liquido e, con adatti organi (branchie), realizzerà gli scambi gassosi tra i suoi fluidi interni e appunto l'acqua, traendo da essa l'ossigeno che vi è disciolto. Gli organismi chevivono fuori dall'acqua fanno entrare nel corpo l'aria e ne utilizzano, in organi adatti (polmoni, trachea), l'ossigeno. Il gas ossigeno raggiungerà in ogni caso le cellule a cui esso verrà utilizzato combinandosi con le sostanze presenti, liberando energia, altre molecole utili e dando, come rifiuti, molecole da eliminare (anidride carbonica). Il processo suddetto è detto respirazione. Come si vede, ogni cellula di ogni animale respira. Sottolineiamo che la respirazione avviene a livello cellulare. LE PORTE D'ENTRATA L'organismo deve portare alle cellule l'ossigeno per realizzare la respirazione. Nel nostro corpo e in quello degli altre vertebrati che non vivono nell'acqua esistono organi che risucchiano verso l'interno l'aria che contiene ossigeno e buttano fuori anidride carbonica. Il naso e la bocca contribuiscono le aperture cui l'aria può entrare nel corpo. Abbiamo già considerato il naso come sede dell'organo dell'olfatto; per quanto riguarda il sistema respiratorio esso, con le sue cavità tappezzate di tessuto umido e mucoso, ha la funzione essenziale di pre-riscaldare e preumidificare l'aria che viene immessa nei polmoni. La mucosa reagisce anche nella presenza di sostanze irritanti o di minuscoli esseri dannosi. Uno starnuto può espellere rapidamente tali ospiti indesiderati; una maggiore secrezione di mucosa facilita l'eliminazione di polveri, germi, materiali irritanti in genere. Al contatto con l'aria viene anche inumidita: tale compito è più difficile se all'esterno l'atmosfera è molo secca: come sappiamo in tali occasioni il naso ci sembra secco. Ancora il soffiarsi il naso è utile perché provoca un aumento della secrezione mucosa.
L'aria può penetrare nel corpo anche attraverso la bocca, ma non si tratta della via principale; infatti qui non esistono i pre-riscaldatori e pre-umudificatori descritti. L'aria fredda e secca può irritare la gola e provocare disturbi anche nel resto dell'apparato. Le cavità del naso sono connesse posteriormente con la faringe, come la bocca; dunque le due cavità di bocca e naso sono, come già sappiamo, in comunicazione. Poiché la bocca deve essenzialmente comunicare con l'esofago mentre il naso deve essenzialmente comunicare con l'apparato respiratorio e con il tubo iniziale di esso, la trachea, tra le due cavità esisterà una sorta di paratia mobile. É questa infatti la funzione della cartilagine detta epiglottide. Se un frammento alimentare tende a finire nella trachea, sbagliando strada, ciò accade perché esso ha superato l'epiglottide in un momento in cui essa non era ben posizionata. Una tale situazione può verificarsi in chi parla molto rapidamente mangiando. Non parlare con la bocca piena è una comune norma di buona educazione che per altro evita questo inconveniente. La risposta al disturbo è però immediata e automatica: un colpo di tosse che, con una violenta corrente d'aria riporta il frammento ingombrante nella bocca. GLI ORGANI DELLA VOCE Seguendo il cammino regolare dell'aria nell'apparto respiratorio, dopo la faringe e cioè un po' più in basso, incontriamo la laringe, una struttura vagamente simile a un cono gelato. La parte anteriore delle cartilagini della laringe è, nel maschio, spesso ben evidente e sporge formando il cosiddetto pomo d'adamo. Di particolare interesse le cartilagini aritenoidi, simmetriche, che rotando come piccole leve, tendono le corde vocali. Queste sono fibre muscolose che vibrano al passaggio dell'aria: la maggior parte la maggiore o minore tensione e anche la minore o maggiore vicinanza delle parti vibranti dà origine a suoni più o meno alti. L'intensità della corrente d'aria che sfiora le corde da l'intensità del suono. Il timbro del suono stesso è invece caratteristico di ognuno di noi: dipende dalla forma delle corde, da quella della bocca, della lingua, delle ossa del cranio. I movimenti delle corde vocali ci permettono di emettere tutti i suoni voluti. Si badi bene che le corde danno però soltanto le note dei suoni; i movimenti interni della bocca, che modificano la forma della cavità, danno la qualità delle diverse vocali. Quanto alle consonanti, esse sono soltanto rumori accessori che pronunciamo spostando la lingua e facendola battere,schioccare, vibrare con il palato, contro i denti e contro le labbra.
UN'ALTRA POMPA Dopo la laringe eco la trachea: questo tubo decorre davanti all'esofago e penetra nel torace. Qui si dirama nei due bronchi, che penetrano nei polmoni. Organi rispettivamente simmetrici, i polmoni sono due sacchi avvolti in una sottile membrana la pleura che si appoggiano inferiormente al diaframma; in uno spazio tra i due polmoni stanno il cuore e vari tubi (trachea, esofago, aorta e altri vasi sanguigni). I bronchi si ramificano più e più volte assumendo davvero l'aspetto di un albero con molti rami. I tubicini più sottili sono detti bronchioli. Essi sboccano negli alveoli, minuscole cavità le cui pareti sono avvolte da capillari sanguigni. Gli alveoli sono circa 750 milioni e contengono aria che vi giunge da trachea, bronchi, bronchioli. Per riempire gli alveoli, i polmoni proprio come grosse spugne da bagno, si schiacciano e si espandono ritmicamente. Di solito l'operazione si compie 16 volte al minuto. In particolari situazioni il numero delle contrazioni e decontrazioni può aumentare considerevolmente. Rileviamo che ogni atto respiratorio consta sempre nelle due fasi di inspirazione e di espirazione. Tali movimenti ritmici sono dovuti a l movimento di muscoli che portano a una dilatazione della cassa toracica, con un innalzamento delle costole, e un abbassamento del diaframma e a movimenti opposti. Il controllo degli atti respiratori è affidato, nel nostro corpo, a un centro nervoso situato nel midollo allungato. Tale centro opera, indipendentemente dalla volontà, rispondendo a informazioni sulla composizione del sangue, sulla quantità di gas da espellere in esso presenti, e anche a vari stati emotivi. Si potrebbe perciò dire che gli atti respiratori sono semi-automatici. É possibile, per una breve razione di tempo, trattenere il respiro come per esempio per andare sott'acqua ma i polmoni tendono poi
GLI SCAMBI Già sappiamo che la rete dei vasi sanguigni è chiusa. Che cosa avviene negli alveoli polmonari? Come fa l'ossigeno dell'aria a trasferirsi nel sangue? Come fa questo a buttar fuori, nell'aria, i gas da eliminare? Le pareti dei capillari e degli alveoli sono così sottili da essere porose. I gas possono passare in un verso o nell'altro. Ciò però dipende dalle pressioni che esistono dalle due parti della divisione, cioè nel sangue e negli alveoli. Ebbene le pressioni sono tali che lo scambio può avvenire. Facilita l'operazione la presenza di molta umidità: le pareti degli alveoli sono praticamente bagnate e su esse l'ossigeno in gran parte si discioglie in modo che il passaggio ne risulti ancora più facile. Trasportatori di ossigeno sono i globuli rossi, anzi la molecola dell'emoglobina, il pigmento in essi presente. La reazione con cui l'ossigeno si fissa all'emoglobina avviene in meno di un centesimo di secondo. L'intero viaggio di un globulo rosso nei capillari dei polmoni dura, si e no, un secondo; dunque, dal punto di vista della reazione chimica che abbiamo citato, cioè la superficie di tutti gli alveoli, è complessivamente di 60m². Contemporaneamente i globuli rossi cedono l'anidride carbonica. Negli alveoli che, per l'inspirazione, si sono riempiti d'aria fresca, si vengono via via accumulando i gas da eliminare: l'atto dell'espirazione fa si che l'aria guasta, carica di anidride carbonica, esca dal corpo. Va da sé che un organismo non può stare a lungo in un ambiente del tutto chiuso. A un certo punto l'aria immessa conterrebbe troppa anidride carbonica e troppo poco ossigeno. In casi eccezionale è utile somministrare all'organismo ossigeno e non aria: ci si assicura così che la dose del gas utile sia addirittura sovrabbondante rispetto al fabbisogno normale. É ciò che facciamo con i malati che hanno difficoltà a realizzare la ventilazione polmonare.