Gilda Flaccavento scienze Accademia delle Nunzio Romano Corso di scienze per la scuola secondaria di primo grado edizione mista DUomo, ambiente e società con MULTIBOOK
Coordinamento editoriale: Claudia Leante Coordinamento redazionale: Maria Angiola Patriarca Progetto grafico: Studio Mizar, Bergamo Redazione: Tina Locatelli Ricerca iconografica: Imagoteca di Luciana De Riccardis Elaborazione digitale testo e immagini e impaginazione: Studio Mizar, Bergamo Disegni: Graffito, Andrea Bianchi/Agenzia MIA Copertina: Studio Mizar, Bergamo Foto di copertina: Nerve cells. Computer artwork of nerve cells, or neurons. E.M.Pasieka/Science Photo Library/ Corbis Referenze iconografiche: Archivio RCS Libri, Archivio Scala, Corbis, Marka, SPL/Contrasto, Shutterstock e inoltre: Look at Sciences-Minden-Phototake-Science& Society-Visual:unlimited-Dennis Kunkel-F.Tomasinelli-M.Brega/ The Lighthouse. Per la realizzazione degli inserti Scienziati si diventa: Simona Cerrato, Francesca Petrera, Marta Picciulin, Redazione OggiScienza (Sissa Medialab, Trieste) e inoltre: Alessandro Amato (INGV),Jon Bashor (LBL),Alfred Beran (OGS),Valentina Daelli, Stefano Dal Secco,Paolo Gasparini (IRCCS Burlo Garofolo), Paolo Giubellino (CERN),Margherita Hack, Patrizia Landi (INGV),Rolf Muertter (Biohere),Concetta Nostro (INGV),Pietro Parisse (Elettra),Federica Sgorbissa,Gigi Tomasi,Melania Eva Zanchetta (CBM) Credits degli inserti Scienziati si diventa: SENSI: Foto grande di apertura: Max-Planck-Institute for Computer Science, Saarbrücken (D); Scienziati si diventa: foto in alto, Assunta Diodato; foto nel colonnino dall alto, public domain, Fibonacci, public domain. Neuroscienziata: I pagina: foto in basso, Rama; II pagina: le due foto in alto, Assunta Diodato; bulbo olfattivo, Matt Valley (public domain); cervello con la PET, Jens Langner. Biotecnologa medica: I pagina: ritratto, Lisa Zillio; foto in basso a sinistra, Lisa Zillio: foto in basso a destra, Elisabetta Eördegh; II pagina: le due foto in alto, Giorgia Girotto. Partecipa al quiz: dall alto, prima foto, public domain; seconda foto, affordablecebu.com; terza foto, Crystal from Bloomington; quarta foto, Petar Miloševic; quinta foto, Lisa Zillio. SALUTE: Foto grande di apertura: Science Photo Library; Scienziati si diventa: foto in alto, Serena Zacchigna; foto in basso, Copyright SASI Group (University of Sheffield) and Mark Newman (University of Michigan). Genetista: pagina I: ritratto e Serena al lavoro, Carlo Gregori; II pagina, tutte le foto, Serena Zacchigna. Biochimico: I pagina: tutte le foto, Luca Tiano. II pagina: foto in alto, Luca Tiano; foto al centro, PDB; PDB ENZYME, foto in basso, Argonne National Laboratory. Partecipa al quiz: dall alto, prima foto, Eric Erbe, digital colorization by Christopher Pooley, both of USDA, ARS, EMU (public domain); seconda foto, Scott Bauer, ARS (public domain); terza foto, Anthony Nicholls, Kim Sharp and Barry Honig, PROTEINS, Structure, Function and Genetics, Vol. 11, No. 4, 1991, pg. 281ff; quarta foto, John Vachon per United States Farm Security Administrazion (public domain). L Editore si scusa per eventuali omissioni o errori di attribuzione e dichiara la propria disponibilità a regolarizzare. La realizzazione di un libro presenta aspetti complessi e richiede particolare attenzione nei controlli: per questo è molto difficile evitare completamente inesattezze e imprecisioni. L Editore ringrazia sin da ora chi -vorrà segnalarle alle redazioni. Per segnalazioni o suggerimenti relativi al presente volume scrivere a: Direzione Editoriale RCS Libri S.p.A. - Divisione Education Via Rizzoli, 8-20132 Milano fax 0225842613 Le fotocopie per uso personale del lettore possono essere effettuate nei limiti del 15% di ciascun volume/fascicolo di periodico dietro pagamento alla SIAE del compenso previsto dall art.68, commi 4 e 5, della legge 22 aprile 1941 n.633. Le riproduzioni effettuate per finalità di carattere professionale, economico o commerciale o comunque per uso diverso da quello personale possono essere effettuate a seguito di specifica autorizzazione rilasciata da CLEARedi, Corso di Porta Romana n. 108, Milano 20122, e-mail: autorizzazioni@clearedi.org Proprietà letteraria riservata www.fabbriscuola.it www.auladigitale.rcs.it ISBN 978-88-451-8533-5 2012 RCS Libri S.p.A., Milano Prima edizione: marzo 2012 Ristampe 2012 2013 2014 2015 2 3 4 5 6 7 8 Stampato presso Rotolito Lombarda, Seggiano di Pioltello (MI)
ne o i z a t n e s Pre del corso Il corso Accademia delle scienze è articolato in 4 tomi ognuno dei quali sviluppa uno dei quattro temi delle scienze, oggetto di studio nella scuola secondaria di primo grado: Materia e fenomeni fisici e chimici; La Terra nel Sistema Solare; Struttura, funzione ed evoluzione dei viventi; Uomo, ambiente e società. Le unità che compongono il volume in apertura propongono i CONTENUTI, i PREREQUISITI, gli OBIETTIVI e la rubrica Perché ne parliamo? che motiva lo studente allo studio dell unità. Nelle lezioni, ovvero i paragrafi, le definizioni sono messe in evidenza per facilitare la memorizzazione. Sperimenta guida lo studente nello svolgimento di un esperimento portandolo alla deduzione finale. Osserva accompagna lo studente all osservazione di un dato fenomeno. Lo sai che... Perché? Come fare per... rubriche di approfondimento, curiosità e operatività Le lezioni si chiudono sempre con Rifletti e rispondi, box che propone domande per la verifica immediata dei contenuti III
Nella seconda parte dell unità i contenuti vengono ampliati in alcune schede: APPROFONDIAMO, che completa gli argomenti dell unità con un approccio sia teorico sia pratico. IN PASSATO, che propone pagine che curano l aspetto storico delle scienze. SCIENZE E..., pagine di educazione alla salute, alla sicurezza e all ambiente. ENTRA IN LABORATORIO, dove vengono proposti numerosi esperimenti organizzati in step che inducono l alunno a ragionare sui fenomeni. In chiusura di unità: MI PREPARO ALL INTERROGAZIONE: la sintesi di fine unità proposta come una simulazione dell interrogazione a domande e risposte VERIFICHIAMO: pagine che presentano esercizi di verifica delle conoscenze e delle abilità e che, attraverso la rubrica Scienze e Matematica, propongono esercizi specifici che mettono in gioco competenze matematiche in ambito scientifico Gli inserti SCIENZIATI SI DIVENTA... offrono lo spunto per avvicinarsi alle scienze di oggi e di domani attraverso interviste a ricercatori che si raccontano, spiegano in che cosa consiste il proprio lavoro e a che cosa serve, quali sono gli strumenti e le immagini che utilizzano. L inserto propone in apertura temi ancora aperti di attualità della scienza per stimolare la curiosità dello studente e in chiusura brevi domande di comprensione del testo; attività lessicali in lingua inglese completano l inserto. IV
Il MULTIBOOK Sulle pagine del volume ric orre spesso il simbolo che rimanda a numerose animazioni interattive presenti nel MULTIBOOK, contenuto nel DVD allegato al corso. Ecco come si presenta il MULTIBOOK per lo studente quando il DVD viene inserito nel computer: Il tuo libro digitale si fa in tre! Nel MULTIBOOK infatti saranno disponibili 3 indici di navigazione: 1. Libro digitale Cliccando sull indice LIBRO si entra nel volume digitale, in cui sono presenti tutte le pagine del testo con pulsanti che attivano contenuti e approfondimenti multimediali e su cui è possibile lavorare con note, matite e zoom grazie agli strumenti posti nella fascia inferiore della schermata. 2. Contenuti multimediali Grazie a un indice che segue la scansione del testo, vengono proposti tutti i contenuti multimediali presenti nel volume organizzati in categorie (video, audio, animazioni e attività) e vengono proposti anche contenuti extra. 3. Immagini La stessa tipologia di indicizzazione è proposta anche per le immagini, sulle quali è inoltre possibile intervenire con appositi strumenti (note, commenti, disegni ecc.). V
I contenuti digitali presenti nel libro interattivo multimediale sono così organizzati: Lezioni filmate che spiegano e illustrano i contenuti di un argomento specifico dell unità e brevi clip video che animano l iconografia rendendo ancora più chiare ed efficaci le spiegazioni. Esperimenti animati che guidano lo studente nello svolgimento di un esperimento portandolo alla deduzione finale. Osservazioni animate che conducono lo studente all osservazione di un dato fenomeno. Schemi che animano le immagini e le illustrazioni trasformandole in uno strumento di comprensione visiva utile per la memorizzazione dei contenuti. Mi preparo all interrogazione: audioripassi in formato mp3 delle sintesi di fine unità. Vengono inoltre proposti contenuti digitali per gli inserti SCIENZIATI SI DIVENTA : una videointervista al ricercatore che presenta se stesso e il suo lavoro, la presentazione dell ente di affiliazione e una galleria di immagini commentate. Il MULTIBOOK è personalizzabile perché permette di indicizzare, a seconda delle proprie esigenze, i contenuti multimediali e le immagini in modo da creare librerie tematiche a supporto della lezione. VI
Materiali digitali online per lo studente Oltre che su carta e su DVD (MULTIBOOK), il tuo corso di Scienze prosegue anche sul web: sul sito www.auladigitale.rcs.it sono disponibili numerosi materiali extra destinati allo studente, a completamento dei contenuti cartacei. Per accedervi basta digitare, nell apposito campo presente in tutte le pagine del sito, il codice che si trova nel volume. È possibile scaricare e salvare i contenuti digitali sul computer in modo da poterli trovare facilmente in qualsiasi momento. Per esplorare i contenuti disponibili, basterà cliccare due volte sul file index.html. Il materiale digitale per lo studente è organizzato in 3 sezioni: Il Museo Virtuale Ideale In un ambientazione grafica spettacolare, viene proposta una visita guidata fra le eccellenze dei Musei nel mondo. Il museo ricostruisce 4 ambienti corrispondenti ai 4 temi delle scienze. In ciascuna sala si troveranno 5 oggetti, scelti nelle collezioni dei Musei di tutto il mondo, che rappresentano i progressi più importanti della scienza e della tecnica in quel campo. Per ciascun oggetto vengono fornite informazioni organizzate in tre categorie: che cos è, dove si trova e perché è importante nella Storia della Scienza. La Cinebiblioteca: organizzata in ambienti tematici, propone una selezione di libri e film a sfondo scientifico adatti a una visione in classe o a casa. Materiali per il ripasso e l approfondimento sui contenuti delle unità: Audioripasso, in formato mp3 Quiz interattivi con punteggio finale Mappe interattive per fare il punto sui contenuti studiati Entra in laboratorio, animazioni di esperimenti e osservazioni utili per l approfondimento Storia delle Scienze, presentazioni animate sulle grandi scoperte e sugli scienziati più famosi Glossario interattivo illustrato VII
Indice Materiali digitali per lo studente Il MULTIBOOK, libro digitale interattivo che accompagna ogni volume del corso, propone numerose animazioni che rendono più vivo e coinvolgente l apprendimento. In sono disponibili: il Museo virtuale ideale la Cinebiblioteca materiali per il ripasso e l approfondimento sui contenuti delle unità: Quiz di verifica interattivi Mappe interattive per fare il punto sui contenuti studiati Entra in laboratorio, animazioni di esperimenti e osservazioni utili per l approfondimento Glossario interattivo illustrato unità 1 Il sistema uomo 1 Il ciclo vitale dell uomo 2 Struttura generale del corpo umano 4 Dalla cellula all organismo 5 L apparato tegumentario 8 La pelle 8 Gli annessi cutanei 9 Le funzioni della pelle 11 Per la salute dell apparato tegumentario 13 Approfondiamo Melanociti e melanina 16 Scienze e salute Salute e malattia 17 Scienze e sicurezza In caso di emergenza 19 Mi preparo 20 Verifichiamo 22 unità 2 L apparato locomotore 25 Il sistema scheletrico: le ossa 26 Le ossa 28 Le articolazioni 30 Lo scheletro 32 Lo scheletro del capo 32 Lo scheletro del tronco 33 Lo scheletro degli arti 34 VIII Indice
Le funzioni del sistema scheletrico 35 Per la salute del sistema scheletrico 36 Il sistema muscolare 39 Tipi di tessuto muscolare e muscoli 39 Il lavoro dei muscoli 42 Le funzioni del sistema muscolare 44 Per la salute del sistema muscolare 46 Approfondiamo Formazione e riparazione delle ossa 47 Quali muscoli usiamo per 48 Scienze e salute Impariamo a camminare 50 Mi preparo 51 Verifichiamo 54 unità 3 La nutrizione e l apparato digerente 59 Nutrirsi, un esigenza fondamentale 60 I principi nutritivi 61 Alimenti e fabbisogni 63 I nostri fabbisogni alimentari 63 L apparato digerente 65 Il canale digerente 65 Gli organi annessi: fegato e pancreas 69 Il processo digestivo 70 In bocca la prima digestione 71 La digestione gastrica ed enterica 72 Assorbimento e assimilazione 75 Per la salute dell apparato digerente 77 Approfondiamo Le vitamine 79 Il tuo fabbisogno energetico 80 Scienze e salute Una corretta alimentazione 82 I disturbi alimentari 84 Un pericolo per i denti: la carie 86 Mi preparo 87 Verifichiamo 90 unità 4 L apparato respiratorio 95 Respirare, un continuo bisogno 96 Gli organi dell apparato respiratorio 97 La respirazione 99 La respirazione esterna o polmonare 99 La respirazione interna o cellulare 103 Per la salute dell apparato respiratorio 104 Approfondiamo Capacità polmonare e vitale 105 Fonazione e linguaggio 106 Scienze e salute Il fumo, una pericolosa abitudine 108 Mi preparo 110 Verifichiamo 111 IX Indice
unità 5 Apparato circolatorio e sistema linfatico 113 Il cuore e il ciclo cardiaco 114 Il ciclo cardiaco 115 Vasi sanguigni e sangue 116 Il sangue 117 I gruppi sanguigni 119 La circolazione del sangue 121 Per la salute dell apparato circolatorio 123 Il sistema linfatico 125 Approfondiamo Il fattore Rh 126 Battito cardiaco ed elettrocardiogramma 128 In passato Harvey e Malpighi 129 Mi preparo 130 Verifichiamo 132 unità 6 LÕapparato escretore 135 Eliminare i rifiuti 136 Gli organi dell apparato renale 137 Le funzioni dell apparato escretore 138 Per la salute dell apparato escretore 140 Approfondiamo Le analisi del sangue e delle urine 142 Scienze e salute Attenzione ai farmaci 143 Mi preparo 144 Verifichiamo 145 unità 7 Direzione e controllo 147 Il sistema nervoso: i neuroni 148 Il sistema nervoso centrale 150 L encefalo 151 Il midollo spinale 152 Il sistema nervoso periferico 153 Il sistema autonomo 154 Stimoli e risposte 155 Per la salute del sistema nervoso 157 Il sistema endocrino 159 Disfunzioni ormonali 161 Approfondiamo La memoria 162 Scienze e salute Alcol, un grave pericolo 163 Droga, un attentato alla vita 164 In passato Rita Levi Montalcini 165 Mi preparo 166 Verifichiamo 168 X Indice
unità 8 Gli organi di senso 171 I recettori sensoriali 172 L occhio e la vista 173 I difetti della vista 175 L orecchio e l udito 177 Gusto, olfatto e tatto 179 Per la salute degli organi di senso 182 Approfondiamo Le illusioni ottiche 184 Mi preparo 186 Verifichiamo 188 unità 9 Il sistema immunitario 191 Le difese del corpo umano 192 La difesa aspecifica 193 La difesa specifica 194 Vaccinazioni e sieroterapia 196 Approfondiamo Allergie e malattie autoimmuni 198 Trapianti e rigetto 199 Terapia e diagnosi delle malattie 200 In passato Nasce l immunologia 201 Mi preparo 202 Verifichiamo 203 inserto scienziati si diventa neuroscienziata biotecnologa medica unità 10 La riproduzione 205 Pubertà e maturità sessuale 206 Gli apparati riproduttori 207 LÕapparato riproduttore maschile 207 LÕapparato riproduttore femminile 208 Il ciclo ovarico 210 La gravidanza 212 Lo sviluppo embrionale e fetale 213 Nasce un nuovo essere 215 Per la salute dell apparato riproduttore 217 Approfondiamo Gravidanza gemellare 218 Le cellule staminali 219 Scienze e salute AIDS, una grave insidia 221 Mi preparo 223 Verifichiamo 224 XI Indice
unità 11 L ereditarietà dei caratteri 227 Nasce la genetica 228 Le leggi di Mendel 230 Cromosomi, geni e alleli 233 Geni e alleli 234 Dai geni ai caratteri di Mendel 237 La molecola della vita: il DNA 239 Geni e codice genetico 240 Duplicazione e sintesi proteica 242 La sintesi proteica 243 Le mutazioni, errori del DNA 245 Genetica umana 247 Maschio o femmina? 247 Occhi scuri o occhi chiari? 248 Quale gruppo sanguigno? 249 Malattie ereditarie 250 Le malattie geniche 250 Approfondiamo Spermatogenesi e ovogenesi 252 Il crossing-over 253 L ingegneria genetica 254 Le biotecnologie 255 La clonazione 256 In passato Nasce una nuova scienza: la genomica 257 Mi preparo 258 Verifichiamo 260 unità 12 L evoluzione della specie Homo 263 Verso la comparsa dell uomo 264 Dai primati agli ominidi 265 Dalla comparsa della specie Homo a noi 267 L Homo sapiens-sapiens 270 L uomo moderno, noi 271 Approfondiamo I nostri antenati 272 Mi preparo 273 Verifichiamo 275 inserto scienziati si diventa genetista biochimico XII Indice
Il ciclo vitale dell uomo Struttura generale del corpo umano L apparato tegumentario Le funzioni della pelle Per la salute dell apparato tegumentario 1 Conoscere l organizzazione cellulare dei viventi Conoscere e comprendere il ciclo vitale dell uomo Conoscere la struttura generale del corpo umano e individuarne le varie parti Individuare i tessuti che costituiscono il corpo umano Conoscere e comprendere la struttura e le funzioni dell apparato tegumentario Capire l importanza di assumere comportamenti adeguati a tutela dell apparato tegumentario Il sistema uomo Siamo alla scoperta di ciò che più ci riguarda da vicino, il corpo umano. In altre parole come siamo fatti, in che modo funzionano tutti i nostri organi e che cosa possiamo fare per mantenerli efficienti. Scoprirai la struttura e l organizzazione dell organismo più perfetto che esiste e che, con il nome scientifico di Homo Sapiens, rappresenta il gradino più evoluto dei primati. Homo sapiens Quali sono le parti che compongono il nostro corpo? Come si chiamano tutti gli organi e gli apparati che formano l organismo uomo? Come funzionano? A queste domande, e alle tantissime altre che sicuramente ti stai ponendo, troverai le risposte proprio affrontando lo studio del sistema uomo che adesso incomincerai osservandone la struttura generale e iniziando dallo straordinario rivestimento che lo protegge e ne permette gli scambi con l ambiente esterno, l apparato tegumentario, cioè la pelle. Uomo, ambiente e società
Il ciclo vitale dell uomo Frutto di una lunga e straordinaria evoluzione, come vedremo più avanti, l uomo appartiene al regno Animali esattamente all ordine dei primati con il nome scientifico di Homo Sapiens. Per conoscerlo e conoscerci meglio, esamineremo la struttura generale del corpo umano e ne analizzeremo successivamente le sue varie parti, ma prima di intraprendere questo percorso osserviamo una delle caratteristiche fondamentali di ogni essere vivente, il ciclo vitale. Anche l uomo, ovviamente, è caratterizzato dal suo ciclo vitale che inizia con il primo vagito al momento della nascita. Nel corso degli anni, il bimbo o la bimba crescono e si sviluppano fino a diventare ragazzi prima e adolescenti dopo. L adolescente prosegue la sua crescita e verso i 20 anni entra nel mondo degli adulti, diventa un giovane uomo o una giovane donna. Giovani adulti che mettono su famiglia possono diventare genitori e mettere al mondo dei figli che daranno inizio, con la nascita, al loro ciclo vitale. 2 Uomo, ambiente e società
La giovane coppia continua il suo ciclo, raggiunge l età di mezzo e gradualmente si avvia verso la terza età, la vecchiaia. E solo quando le funzioni vitali scenderanno al di sotto di un certo livello minimo andranno incontro alla morte. Lo sai che... L ultima fase del ciclo vitale è caratterizzata da un processo di deterioramento dell organismo che porta a una graduale riduzione delle principali funzioni vitali. Osserva il valore delle funzioni vitali di un anziano di 80 anni paragonato, in percentuale, a quello di un giovane adulto di 20-25 anni, valutato 100. massa dei reni 65% metabolismo basale 80% capacità respiratorie 55% peso dell encefalo 85% attività cardiaca in condizioni di riposo 65% velocità di conduzione delle fibre nervose 85% sangue circolante nel fegato 50% peso del fegato 55% 3 1 Il sistema uomo
Struttura generale del corpo umano Il corpo dell uomo, strutturato in maniera simile a quello degli altri primati, è costituito da tre parti: capo, tronco e arti. Il capo, suddiviso in cranio e faccia, rappresenta la parte più importante del corpo in quanto racchiude e protegge il cervello ed è la sede di alcuni essenziali organi di senso: la vista, l udito, l olfatto e il gusto. CAPO collo TRONCO Il tronco, attaccato alla testa per mezzo del collo, si allarga a formare le spalle e mantiene più o meno la stessa ampiezza fino al bacino. Internamente si divide in due cavità separate da un muscolo, il diaframma: il torace è al di sopra di questo muscolo e l addome ne è al di sotto. ARTO SUPERIORE braccio avambraccio torace diaframma addome Gli arti, simmetrici rispetto al tronco, si distinguono in superiori e inferiori. Gli arti superiori sono attaccati al tronco a livello delle spalle e sono formati da braccio, avambraccio e mano. Gli arti inferiori sono attaccati al tronco a livello del bacino e sono formati da coscia, gamba e piede. mano coscia ARTO INFERIORE gamba Le parti principali del corpo umano piede 4 Uomo, ambiente e società
Dalla cellula all organismo Il corpo umano, come tutti i viventi pluricellulari, si presenta strutturato in cellule, tessuti, organi, apparati e sistemi, organismo. apparato organismo organo tessuto cellula Le cellule, il primo livello di organizzazione, presentano un alto grado di specializzazione e, a seconda della loro funzione, assumono forma e dimensioni diverse. Osserviamone alcune. Cellule del sangue Cellule ossee Cellule della pelle Cellule muscolari Cellula nervosa Cellule del grasso (adipose) Cellule cartilaginee 5 1 Il sistema uomo
Le cellule sono riunite in tessuti che si distinguono in epiteliale, muscolare, nervoso e connettivo che, a sua volta, può essere cartilagineo, osseo e adiposo. Il tessuto epiteliale è formato da cellule appiattite strettamente accostate le une alle altre; ha diverse funzioni: di rivestimento (pelle e mucosa), di secrezione (ghiandole) e sensoriale (recepisce e trasmette stimoli). Il tessuto muscolare è formato da cellule allungate ed elastiche, le fibre muscolari, capaci di contrarsi e quindi di consentire il movimento. Il tessuto connettivo è formato da cellule con forme diverse separate da spazi contenenti sostanza intercellulare; ha la funzione di collegare e sostenere i vari organi. Sono tessuti connettivi il tessuto osseo, cartilagineo e adiposo. Il tessuto nervoso è formato da cellule allungate e ramificate specializzate nel ricevere e trasmettere gli stimoli; è adibito alle funzioni di relazione con il mondo esterno e coordina le diverse attività fisiologiche dell organismo. Tessuto osseo Tessuto cartilagineo Tessuto adiposo I vari tessuti formano gli organi, più organi che collaborano alla stessa funzione costituiscono i sistemi, se gli organi sono formati tutti dallo stesso tessuto, e gli apparati, se gli organi sono costituiti da tessuti diversi. 6 Uomo, ambiente e società
Nel corpo umano troviamo: apparato tegumentario L apparato tegumentario è costituito dalla pelle e dai suoi annessi. Riveste e protegge il corpo, elimina le sostanze di rifiuto e partecipa alla regolazione della temperatura corporea. L apparato circolatorio è costituito dal sangue, dal cuore e dai vasi sanguigni. Trasporta ossigeno e sostanze nutritive a tutte le cellule e allontana le sostanze di rifiuto. Il sistema linfatico è costituito dai linfonodi, dalla milza e dai vasi linfatici. È adibito al trasporto di sostanze e alla difesa dell organismo. L apparato digerente è costituito dal tubo digerente e dalle ghiandole annesse. È il responsabile della digestione degli alimenti e dell assorbimento delle sostanze nutritive. L apparato respiratorio è costituito dalle vie aeree e dai polmoni. Ci permette la respirazione attraverso la quale prendiamo l ossigeno ed eliminiamo l anidride carbonica. Rifletti e rispondi apparato digerente apparato respiratorio apparato circolatorio e sistema linfatico sistema scheletrico apparato riproduttore apparato locomotore sistema nervoso sistema endocrino sistema muscolare apparato escretore MULTI BOOK SCHEMA L apparato locomotore è formato dal sistema muscolare costituito dai muscoli e adibito al movimento del corpo, e dal sistema scheletrico costituito dalle ossa e dalle articolazioni che complessivamente proteggono il corpo e permettono il movimento. L apparato escretore è costituito dai reni, dalla vescica e annessi. Provvede a eliminare le sostanze di rifiuto. Il sistema nervoso è costituito dall encefalo, dal midollo spinale, dai nervi e dagli organi di senso. Coordina tutte le funzioni del corpo e ne regola i rapporti con il mondo esterno. Il sistema endocrino è costituito dalle ghiandole endocrine. Regola le funzioni del corpo attraverso la produzione di sostanze chimiche, gli ormoni. L apparato riproduttore è costituito dagli organi genitali maschili nei maschi e femminili nelle femmine. È il responsabile della riproduzione. Quali parti costituiscono il corpo umano? Quanti e quali tipi di tessuto formano gli organi del corpo umano? Quali sono i sistemi e gli apparati del corpo umano? 7 1 Il sistema uomo
L apparato tegumentario Iniziamo il viaggio alla scoperta del corpo umano cominciando dallo straordinario rivestimento che lo protegge e ne permette gli scambi con l ambiente esterno, l apparato tegumentario o di rivestimento. L apparato tegumentario è formato dalla pelle o cute, la parte che riveste senza alcuna interruzione tutta la parte esterna del corpo, e dagli annessi cutanei, cioè i peli, le unghie e le ghiandole cutanee. La pelle strato corneo Osservandola al microscopio, la pelle appare formata da tre strati: l epidermide, lo strato più esterno, il derma, lo strato più profondo e spesso, e l ipoderma, lo strato ancora più interno su cui poggiano i due strati sovrastanti. L epidermide è costituita da strati di cellule sovrapposte. Lo strato più esterno, lo strato corneo, è formato da cellule morte ricche di cheratina, che le rende impermeabili. Queste cellule vengono eliminate continuamente sotto forma di piccole squame e sostituite da altre nuove che si formano nello strato più profondo, lo strato germinativo, così detto perché formato da cellule vive che si riproducono in continuazione. Nello strato ancora più profondo, a contatto con il derma, sono presenti epidermide derma ipoderma bulbo pilifero follicolo pilifero ghiandola sebacea delle cellule, i melanociti, che contengono la melanina, una proteina di colore scuro responsabile dell abbronzatura e del colore della pelle. muscolo erettore peli ghiandola sudoripara melanociti strato germinativo recettori nervosi fibre nervose Il derma, subito sotto l epidermide, è uno strato formato da tessuto connettivo, resistente ed elastico, ricco di vasi sanguigni e di terminazioni nervose che, come vedremo, terminano con i recettori sensoriali, responsabili delle sensazioni tattili, termiche e dolorifiche. La sua superficie non è liscia, ma presenta una serie di solchi e rilievi, le papille dermiche, che danno alla pelle un aspetto corrugato e formano, sui polpastrelli delle dita, le impronte digitali diverse e caratteristiche per ogni singola persona. Sotto il derma si trova l ipoderma, un particolare tessuto connettivo che sostiene i due strati sovrastanti e, connettendoli ai muscoli, permette alla pelle una certa mobilità rispetto ai muscoli e alle ossa. L ipoderma è formato da cellule adipose che costituiscono il pannicolo adiposo che funge da isolante termico e da riserva di grasso. Le impronte digitali, diverse da persona a persona, permettono l identificaione di ogni individuo. 8 Uomo, ambiente e società
Gli annessi cutanei Derivati dalla trasformazione dell epidermide e del derma sono gli annessi cutanei: peli, unghie e ghiandole cutanee. I peli sono strutture filiformi ricche di cheratina sparse su quasi tutto il corpo, sul capo formano i capelli. La radice del pelo è impiantata in una cavità, il follicolo pilifero, che termina con il bulbo, la parte viva del pelo responsabile della sua crescita. Al follicolo è collegato un muscolo, il muscolo erettore, che contraendosi determina il drizzarsi del pelo, ad esempio quando senti freddo, provoca il fenomeno della pelle d oca. Neri, rossi, biondi, anche il colore dei capelli è dovuto alla melanina. Il fenomeno della pelle d oca pelo pelo muscolo erettore follicolo ghiandola sebacea pelo muscolo erettore vasi sanguigni muscolo erettore Le unghie sono formazioni laminari cornee che si originano dall epidermide. Ogni unghia è formata da una parte esterna e sensibile, la lamina, e da una interna, la radice, ricoperta da una piega della pelle, la cuticola. L unghia poggia su uno strato di derma, il letto ungueale, fra il letto e l unghia si trova la matrice, responsabile della crescita dell unghia; la parte visibile forma un arco biancastro, detto lunula. lunula cuticola radice lamina 9 1 Il sistema uomo
Le ghiandole cutanee sono ghiandole dette esocrine perché riversano le sostanze prodotte non nel sangue ma all esterno del corpo o in cavità comunicanti con l esterno; si trovano tutte nel derma e sono: le ghiandole sebacee che secernono il sebo, una sostanza grassa che protegge e mantiene morbidi capelli, peli e pelle; le ghiandole sudoripare che secernono il sudore, un liquido costituito da acqua, sali minerali e sostanze di rifiuto, che contribuisce a regolare la temperatura corporea; sudando infatti, per evaporazione si raffredda la cute; ghiandola sebacea ghiandola sudoripara le ghiandole mammarie che formano le mammelle, sviluppate e funzionanti solo nella donna, entrano in funzione dopo il parto per produrre il latte. ghiandola mammaria Rifletti e rispondi Da che cosa è formato l apparato tegumentario? Quali sono i tre strati che formano la pelle? Dove si trovano e a che cosa servono i melanociti? Quali sono gli annessi cutanei? 10 Uomo, ambiente e società
Le funzioni della pelle Esaminiamo le importanti funzioni svolte dalla pelle. Funzione protettiva: la pelle rappresenta un importante barriera tra il corpo e l ambiente esterno. Essa con il sebo protegge il corpo dall umidità, con la melanina lo difende dai raggi ultravioletti del Sole, con il pannicolo adiposo lo protegge dagli abbassamenti di temperatura e con la cheratina lo protegge dall azione degli agenti chimici pericolosi. Inoltre, se non presenta lesioni, la pelle costituisce un importante barriera all ingresso di batteri e funghi che non riescono a penetrare all interno dell organismo. Funzione sensoriale: attraverso i recettori sensoriali la pelle (lo vedremo parlando degli organi di senso) riceve e trasmette al cervello stimoli di varia natura, come quelli di pressione, tattili (di contatto), termici (caldo e freddo), di dolore ecc., importanti per la vita di relazione. pressione contatto caldo freddo dolore Funzione termoregolatrice: attraverso le ghiandole cutanee e la presenza dei vasi sanguigni regola la temperatura corporea. Se l organismo ha bisogno di calore i vasi sanguigni si contraggono, vasocostrizione, in modo da ridurre l afflusso sanguigno e, di conseguenza, limitare la dispersione di calore verso l esterno. Se invece è necessario abbassare la temperatura, i vasi sanguigni si dilatano, vasodilatazione, e il flusso sanguigno, aumentando, permette una maggior dispersione di calore; nello stesso tempo le ghiandole sudoripare producono il sudore che, evaporando, sottrae calore al corpo. Il sudore evaporando raffredda la superficie corporea; quando si suda è bene bere per reintegrare i liquidi persi. calore perduto per evaporazione del sudore calore disperso calore disperso caldo freddo ghiandola sudoripara vasi sanguigni dilatati 11 1 Il sistema uomo vasi sanguigni contratti
Funzione di assorbimento: attraverso la pelle possono penetrare diverse sostanze. In medicina, ad esempio, questa proprietà è sfruttata per somministrare farmaci per via transdermica, cioè attraverso la pelle, mediante l uso di cerotti applicati sulla pelle che assorbe le sostanze medicamentose da essi rilasciate. Anche la cosmetologia si avvale di questa funzione per introdurre nell organismo i principi attivi di creme e pomate. Funzione escretrice: attraverso il sudore elimina una certa quantità di rifiuti organici e inorganici, come sali, urea e acido lattico, inutili o dannosi per l organismo. Funzione di scambio: collabora alla respirazione, in quanto è in grado di assorbire piccole quantità di ossigeno ed eliminare anidride carbonica e acqua sotto forma di vapore. Lo sai che... Hai presente quei solchi, più o meno profondi, che generalmente vedi nella pelle del volto di un anziano? Che cosa sono? Sono le rughe, veri e propri solchi che si formano soprattutto nel viso e nelle mani in quanto, andando avanti negli anni, nella pelle si ha la diminuzione di certe sostanze, quale il collagene. Essa perde così elasticità e compattezza, si rilassa e si formano delle pieghe ai lati della bocca, sotto le palpebre e sulla fronte, le rughe appunto. La rughe dovute al naturale invecchiamento della pelle sono dette rughe di senescenza, esse iniziano a formarsi verso i 30-35 anni ma possono comparire anche prima per un eccessiva esposizione al sole, scarsa cura della pelle e inquinamento. Certe rughe, presenti anche in volti giovani, sono dovute all azione continua e prolungata di alcuni muscoli (quelli, ad esempio, che usiamo per strizzare gli occhi o corrugare la fronte) e sono dette rughe di espressione. Rifletti e rispondi Rughe di espressione Rughe di senescenza Quali sono le funzioni che svolge la pelle? In che modo la pelle svolge la funzione protettiva? Che cosa sono e a che cosa servono vasocostrizione e vasodilatazione? Qual è l importanza della funzione di assorbimento? 12 Uomo, ambiente e società
Per la salute dell apparato tegumentario La pelle, proprio in quanto involucro esterno, è la parte più esposta alle sollecitazioni ambientali e la più minacciata da agenti che possono provocare svariate malattie o da aggressioni che possono danneggiarla. Esaminiamo alcune malattie della pelle. L acne è un disturbo tipico dell età giovanile; essa colpisce infatti ragazzi e ragazze tra i 13 e i 18 anni. Caratterizzata da un processo infiammatorio del follicolo pilifero e della ghiandola sebacea annessa, causa la diffusione di brufoli sul viso, sul torace e sulla schiena, spesso dovuta agli ormoni sessuali che l organismo inizia a produrre proprio in questa fascia di età. Questi ormoni vanno a stimolare le ghiandole sebacee che iniziano a produrre una maggiore quantità di sebo che ostruisce gli sbocchi ghiandolari formando i punti neri e, se al loro interno si sviluppano dei batteri, si formano i brufoli. L acne passa con l età e può essere controllata con una corretta e accurata igiene, con l uso di prodotti specifici e soprattutto evitando di schiacciare punti neri e brufoli perché ciò determina solo il propagarsi dell infiammazione. L herpes simplex è un infezione causata da un virus, l Herpes simplex, ed è caratterizzata dalla comparsa di vescicole soprattutto sulle labbra (la cosiddetta febbre ) o nella regione genitale e, a volte, sulle mucose. Si manifesta con senso di prurito o bruciore e con la comparsa di chiazze arrossate su cui si sviluppano poi le vescicole. Quando queste si rompono esce un liquido che, essiccandosi, forma delle crosticine che poi si staccano senza lasciare cicatrici. Il virus si può trasmettere attraverso il liquido delle vescicole, ma anche attraverso la saliva e il sangue. La pediculosi è una dermatosi causata dai pidocchi; tra questi, il più diffuso è il pidocchio del capo, che attacca il cuoio capelluto provocando un intenso prurito e, a volte, infezioni a causa delle escoriazioni provocate dal grattamento. La pediculosi può colpire qualsiasi persona, non è indice di cattiva pulizia e va combattuta al suo primo manifestarsi per evitarne la diffusione. Per eliminare i pidocchi bisogna distruggere tutte le loro uova con preparati specifici. Le dermatomicosi, le infezioni comunemente note come funghi della pelle, sono infezioni contagiose provocate da funghi microscopici che colpiscono la pelle e i suoi annessi: capelli, peli e unghie. Secondo la localizzazione si distinguono in dermatomicosi del cuoio capelluto (tigna), interdigitali (piede d atleta) e delle unghie (onicomicosi). Pidocchio del capo 13 1 Il sistema uomo
Un serio pericolo è il melanoma, un tumore maligno che colpisce soprattutto la pelle ma anche le mucose. È una degenerazione dei melanociti che si presenta come un grosso neo di colore brunastro circondato da una zona eritematosa. Può accadere infatti che si formi un accumulo di melanociti che crea un ispessimento scuro chiamato neo. I nei, che in genere si formano nei primi anni di vita e raggiunta una certa dimensione non crescono più, non sono pericolosi. Alcuni però possono assumere contorni irregolari e colorazioni scure non omogenee e, tra questi, alcuni possono crescere in maniera incontrollata dando origine al melanoma, un tumore cutaneo a elevata mortalità. Il melanoma si può comunque curare, basta riconoscerlo in tempo rivolgendosi, ai primi dubbi, a uno specialista in grado di accertare lo stato di qualunque alterazione della pelle. Ma che cosa deve insospettirci? Uno sguardo accurato alla nostra pelle può farci capire la necessità di un serio controllo. Osserva nella figura a fianco come i dermatologi ci indicano quando un neo o la comparsa di una anomalia sulla pelle deve insospettirci. Una delle cause principali di questa degenerazione è l esposizione alle radiazioni solari, massima attenzione dunque quando ci si espone al sole, proteggiamo sempre la pelle con creme antisolari e facciamo periodicamente controllare i nei da un dermatologo. Anche se non tutte le malattie che colpiscono la nostra pelle sono causate da scarsa igiene, è importante, per la salute della pelle, la sua costante e accurata pulizia. Ecco alcune regole fondamentali per una corretta igiene della pelle. Le regole dell A, B, C, D, E che permettono di individuare tempestivamente il melanoma Acome ASIMMETRIA irregolare nella forma B come C BORDI bordi frastagliati come COLORE Dcome DIMENSIONE E come EVOLUZIONE come EMORRAGIA troppo scuro o non uniforme superiore ai 6 mm di diametro modificazione dell aspetto iniziale sanguinamento spontaneo e senza traumi Detergerla spesso con prodotti non irritanti. Evitare l uso di spazzole o spugne troppo dure che potrebbero provocare microlesioni, potenziali vie d ingresso per i germi patogeni. Lavarsi spesso le mani, e soprattutto le unghie, perché rappresentano un pericoloso veicolo di germi. Lavarsi spesso i capelli con lo shampoo e spazzolarli tutti i giorni per evitare l annidamento di parassiti. Se si usano cosmetici, sceglierli con cura, dando la preferenza ai prodotti già testati per evitare irritazioni o fenomeni allergici della pelle. Evitare contatti con sostanze nocive e agenti potenzialmente dannosi (calore, raggi UV). 14 Uomo, ambiente e società
Possono danneggiare la pelle anche le aggressioni meccaniche e termiche. Le aggressioni meccaniche sono dovute a urti, sfregamenti o contatti violenti con oggetti che possono provocare lacerazioni di vario tipo (ferite, graffi, abrasioni, tagli). Queste lacerazioni sono pericolose porte di ingresso per i microrganismi. In caso di lacerazione, è opportuno quindi pulire bene la pelle, disinfettarla e coprire infine la lesione con una garza sterile. ferita lacero-contusa ferita da taglio ferita da punta abrasione Sono aggressioni termiche quelle dovute al freddo o al caldo che provocano rispettivamente congelamenti e ustioni. Le ustioni si distinguono in: ustioni di 1 grado, quelle superficiali che distruggono solo le cellule dell epidermide e guariscono senza problemi; ustioni di 2 grado, quelle che danneggiano il derma formando delle vesciche che, rompendosi, possono dare origine a piaghe; ustioni di 3 grado, quelle che distruggono anche i tessuti sottostanti (grasso, muscoli e ossa), carbonizzando la pelle. La massima gravità si ha con le ustioni di 3 grado, ma la gravità delle ustioni è determinata anche dall estensione della parte ustionata. Sono considerate gravi le ustioni che interessano più del 15% della superficie totale del corpo, gravissime quelle che colpiscono oltre il 40% della pelle. Queste ultime mettono in serio pericolo la vita dell individuo, perché compromettono la funzione escretrice della pelle con un sovraccarico di lavoro per i reni che può portare al blocco dei reni stessi e quindi alla morte per avvelenamento del sangue. Ricorda che in caso di ustioni: non si devono usare cerotti; non si devono applicare pomate, oli, grassi e alcol; non si devono forare le vesciche; se è possibile si devono togliere delicatamente anelli, braccialetti, orologi, cinture, scarpe e abiti intorno alla pelle ustionata prima che incominci a gonfiarsi; non si devono togliere i vestiti che si sono attaccati alla pelle ustionata. 9% Per calcolare la gravità di un ustione si utilizza la cosiddetta regola del nove, la superficie corporea è stata suddivisa in zone ognuna equivalente al 9% o multipli del totale, la somma di tali parti fornisce una valutazione immediata della serietà dell ustione. 18% 9% 9% 18% 9% 9% 18% La regola del nove per bambini (a sinistra) e per adulti (a destra). 1% 14% 14% 18% 1% 18% 15 1 Il sistema uomo
Melanociti e melanina I melanociti, come abbiamo detto, sono le particolari cellule responsabili del colore della pelle e dell abbronzatura. In base alla quantità e alla concentrazione di melanina che producono, i melanociti determinano il diverso colore della pelle. La pelle bianca è povera di melanina, quella gialla ne è un po più ricca e quella nera ne contiene quantità elevate. pelle bianca pelle gialla pelle nera epidermide derma granuli di melanina cellula che produce melanina a pprofondiamo La melanina protegge la pelle dai raggi ultravioletti del Sole che potrebbero danneggiarla. Quando ci esponiamo al Sole, infatti, i melanociti, stimolati dai raggi ultravioletti, producono più melanina, che assorbe queste radiazioni pericolose e conferisce alla pelle il caratteristico colore più scuro dell abbronzatura. Su alcuni tipi di pelle, come in quella dei soggetti con capelli rossi, a volte l esposizione al Sole piuttosto dell abbronzatura causa delle macchioline, le efelidi. Questo perché i melanociti presenti, alcuni attivi e altri meno attivi, producono la melanina in modo non omogeneo. Le efelidi tendono a diminuire e scomparire se cessa l esposizione al Sole. Di natura diversa sono invece le lentiggini presenti fin dall infanzia, esse sono dovute a un aumento del numero dei melanociti e restano per tutta la vita non essendo affatto influenzate dall esposizione ai raggi del Sole. 16 Uomo, ambiente e società
Salute e malattia Abbiamo iniziato lo studio del corpo umano e, a proposito della pelle, abbiamo visto alcune malattie che possono colpirla. Ma che cosa intendiamo per salute e per malattia? Quando diciamo di essere in salute o di essere ammalati? Diciamo che un organismo è in salute quando nel suo complesso ha un regolare svolgimento di tutte le sue funzioni. Quando questo regolare svolgimento si altera, diciamo che l organismo è ammalato. La salute però non è solo assenza di malattia. L OMS (Organizzazione Mondiale della Sanità) afferma che la salute è lo stato di completo benessere fisico, psichico (mentale) e sociale. Lo star bene è quindi la condizione di benessere delle tre componenti della nostra vita: quella fisica, cioè il buon funzionamento del corpo inteso come assenza di malattia; quella psichica, legata ad attività intellettuali piacevoli e gratificanti quali lavoro, studio, hobby ecc.; quella sociale, relativa alle nostre situazioni sociali: famiglia, amicizie, ambiente di vita ecc. La malattia è, all opposto, una situazione di notevole disagio fisico, psichico e sociale che comporta inefficienza o impossibilità di svolgere le normali attività. Lo star male è quindi un disagio: fisico, per la presenza di disturbi, disfunzioni o malattie più o meno invalidanti; psichico, per problemi di lavoro, stress, tensioni e scarso impegno intellettuale; sociale, per problemi familiari, contesti ambientali e sociali deludenti, ambiente povero di stimoli culturali. Ma quali sono le cause per cui insorge una malattia? Le cause delle malattie, dette agenti patogeni, sono fra le più varie e si possono raggruppare in quattro categorie: agenti biologici: organismi quali virus, batteri, protozoi e alcuni funghi; agenti chimici: veleni, detersivi, coloranti, polveri industriali, pesticidi ecc.; agenti termici: fuoco, freddo, raggi solari, elettricità; agenti meccanici: azioni violente che procurano contusioni, distorsioni, fratture, ferite, soffocamento ecc. 17 1 Il sistema uomo salute scienze e...
Esistono di conseguenza malattie di diversa natura, osserva. malattie ereditarie trasmesse da genitori a figli malattie parassitarie dovute a vermi, pidocchi, acari ecc. malattie da carenza dovute alla mancanza di certe sostanze nell alimentazione malattie infettive dovute all azione di batteri o virus malattie ambientali dovute a sostanze nocive presenti nell ambiente tumori le cui cause possono essere di tipo degenerativo, ambientale, virale e anche ereditario salute scienze e... malattie degenerative dovute al progressivo deterioramento degli organi a causa di vari fattori, alcuni dei quali ancora sconosciuti incidenti stradali incidenti domestici incidenti sul lavoro calamità naturali La salute è un bene prezioso ed è nostro diritto e dovere conservarla attuando tutto ciò che è volto a impedire che una malattia abbia inizio, cioè la prevenzione. La prevenzione si basa soprattutto su un corretto stile di vita che, per prima cosa, comprende un insieme di norme igieniche che spesso trascuriamo. Incominciamo a prendere atto delle norme igieniche più elementari. Lavarsi spesso e bene le mani soprattutto prima di mangiare, dopo essere andati in bagno o essere stati a contatto con animali e anche dopo essere stati in luoghi affollati come treni, pullman e metropolitane. Non scambiare mai con gli altri gli oggetti per la cura personale del corpo (spazzolini, spazzole, pettini, asciugamani ecc.) che vanno tenuti puliti. Tenere pulito l ambiente e gli oggetti che servono a preparare gli alimenti, non lasciare in giro avanzi di cibo o piatti e bicchieri sporchi che possono diventare ambienti adatti ai parassiti. Vestirsi in modo adeguato alla temperatura dell ambiente in cui ci si trova. Non trascurare le visite periodiche dall oculista, dal dentista e dal nostro medico per regolari controlli. Sottoporsi alle vaccinazioni obbligatorie e a quelle necessarie quando si va in Paesi dove sussistono pericoli di malattie locali. 18 Uomo, ambiente e società malattie professionali dovute a diversi fattori inerenti il lavoro svolto: rumore, umidità, radiazioni, gas nocivi, prodotti chimici, ma anche monotonia, ripetitività, ansia e stress