strutture e funzioni negli animali: lezioni di istologia

Strutture e funzioni degli animali
Istologia
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Organizzazione strutturale
gerarchia del corpo degli animali
Le strutture del corpo degli animali sono
perfettamente correlate con la loro funzione
• L’anatomia è lo studio della struttura di un
organismo.
• La fisiologia è lo studio delle funzioni delle varie parti
di un organismo.
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Le funzioni di specifiche parti di un organismo (come
le ali) dipendono dalla loro particolare struttura.
Arto anteriore
Polso
Primo dito
Palmo
Rachide
Secondo dito
Terzo dito
Rachide
Struttura
della penna
Barba
Barbula
Uncino
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Struttura ossea
Gli animali sono dotati di un’organizzazione
strutturale di tipo gerarchico
L’organizzazione
strutturale del mondo
vivente è impostata
secondo diversi livelli
gerarchici.
A Livello di cellula
Cellula muscolare
B Livello di tessuto
Tessuto muscolare
C Livello di organo
Cuore
D Livello di sistema
Sistema cardiovascolare
E Livello di organismo
Il risultato dell’interazione
di molti sistemi
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I tessuti sono gruppi di cellule con struttura e
funzioni comuni
• In quasi tutti gli organismi pluricellulari, la
maggioranza delle cellule del corpo è organizzata
in tessuti.
• I tessuti sono composti da gruppi di cellule simili,
specializzate, che hanno cioè una struttura
particolare che consente loro di svolgere un
compito preciso.
• Negli animali sono presenti quattro tipi di tessuto:
epiteliale, connettivo, muscolare e nervoso.
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Il tessuto epiteliale riveste internamente ed
esternamente il corpo e i suoi organi
• Il tessuto epiteliale, detto anche epitelio, è costituito
da strati di cellule strettamente adiacenti che
rivestono le superfici corporee, gli organi interni e le
cavità del corpo.
• I diversi tipi di tessuto epiteliale vengono definiti in
base al numero di strati cellulari da cui sono composti
e dalla forma delle cellule predominanti nel tessuto.
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Il tessuto epiteliale svolge funzioni di protezione,
secrezione e scambio.
Superficie libera dell’epitelio
Membrana basale
(matrice)
Nuclei
delle cellule
A Epitelio squamoso semplice
(rivestimento interno degli alveoli polmonari)
B Epitelio cubico semplice
(che forma un dotto renale)
D Epitelio squamoso stratificato
(rivestimento interno dell’esofago)
Strato di
cellule morte
Cellule epiteliali
in rapida divisione
C Epitelio cilindrico semplice
(rivestimento interno dell’intestino)
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Colonizzata SEM
Tessuto
sottostante
E Epitelio squamoso stratificato
(pelle umana)
negli epiteli, le cellule hanno un preciso orientamento;
è pertanto possibile indicare con un nome preciso le loro varie parti
lato apicale
Lume dell’organo
superfici
laterali
lato basale
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lamina basale
epiteli di rivestimento
uno o più strati
relativamente
ordinati di cellule…
il lato superficiale è rivolto
verso una cavità o verso
l’esterno
il lato profondo “poggia” su
altri tessuti (in particolare
connettivo)
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un esempio di epitelio: il
rivestimento
dell’intestino tenue
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villi intestinali
i villi sono costituiti
da un asse
connettivale rivestito
da epitelio
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nella prossima
immagine, villi in sezione
ttrasversale…
villi intestinali
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villi intestinali in
sezione
trasversale
…il tessuto
connettivo e…
l’epitelio forma una
barriera continua tra
…il lume
dell’organo
è da notare la stretta aderenza fra le cellule
epi-teliali, separate solo da un sottilissimo
interstizio (praticamente invisibile)
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ovidotto
tutte le cellule possiedono
un lato basale a contatto
con il connettivo (tramite
la lamina basale)…
in questo tessuto (come nel caso
precedente) l’epitelio è formato da
un singolo strato di cellule
…e un lato apicale
esposto in superficie
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epitelio
ciliato
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ovidotto:
esempio di epitelio
cilindrico semplice
questo particolare
epitelio è “ciliato”;
il battito delle
ciglia favorisce il
movi-mento di
muco lun-go il
lume della tuba e
quindi lo spostamento di ovocita e
Copyrightspermatozoi
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l’“altezza” della
cellula (distanza
fra superficie
apicale e
superficie basale)
è maggiore della
sua larghezza
alcune cellule epiteliali secernono
muco
trachea:
esempio di epitelio
pseudostratificato
tutte le cellule
sono a contatto
con la
membrana
basale…
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… ma solo una
parte di esse
raggiunge la
superficie apicale
epitelio
cheratinizzato
(epidermide)
strato
strato
germinativo
spinoso
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strato dei
granuli
strato
corneo
Il tessuto connettivo tiene uniti gli altri tessuti e li
sostiene
• I vari tipi di tessuto connettivo sono formati da un
insieme di cellule sparse e circondate da una
sostanza detta matrice.
• Generalmente, la matrice è composta da fibre
immerse in una sostanza che può essere liquida,
gelatinosa o solida.
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Il tessuto connettivo sostiene e tiene uniti gli altri
tessuti.
Gocciole
di grasso
Cellule cartilaginee
C Tessuto adiposo
Nucleo
della cellula
Matrice
D Tessuto cartilagineo
(parte terminale di un osso)
Fibre di collagene
B Tessuto connettivo fibroso
(forma tendini e legamenti)
Cellula
Fibra di collagene
Fibre elastiche
Canale centrale
Globuli bianchi
Globulo
rosso
Plasma
A Tessuto connettivo lasso
(strato sottocutaneo)
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Matrice
Cellule ossee
E Tessuto osseo
F Sangue
Componenti del tessuto connettivo
1. cellule
2. matrice extracellulare
1. sostanza fondamentale amorfa
2. fibre di natura proteica
1. fibre collagene
2. fibre elastiche
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Tessuti connettivi in senso lato
PROPRIAMENTE DETTI
LASSO
Rete fibrosa lassa,
abbondante matrice amorfa
DENSO
Fibre densamente impacchettate,
relativamente poca matrice amorfa
SANGUE
Contenuto nell’apparato circolatorio
LIQUIDI
LINFA
Contenuta nel sistema linfatico
CARTILAGINE
Matrice gelatinosa solida
DI SOSTEGNO (solidi)
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OSSO
Matrice cristallina
epitelio
ghiandole
tessuto
connettivo
propriamente
detto
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a differenza degli epiteli…
cellule molto più
rade
abbondante materiale
extracellulare (matrice)
presenza di
vasi sanguigni
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tessuto connettivo lasso
in rosa:
fasci di fibre
collagene di diverso
spessore
in bianco (scarsamente colorabile):
abbondante sostanza fondamentale
amorfa
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in nero:
fibre
elastiche
tessuto connettivo denso
fasci compatti e
ordinati di fibre
collagene in sede
extracellulare
scarse quantità di
sostanza fondamentale
amorfa
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specificità funzionale
lasso:
• permeabile
• facilita gli scambi
metabolici
• sede privilegiata dei
meccanismi di difesa
denso
• robusto
• notevole resistenza
alle sollecitazioni
meccaniche
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tracheaepitelio di
rivestimento
ghiandole
connettivo
propriamente
detto
cartilagine
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gruppi isogeni
perché le cellule
si osservano
spesso in piccoli
gruppetti?
questi gruppi, detti isogeni,
sono il risultato della
divisione di cellule incluse
nella matrice solida da esse
stesse prodotta
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fibroblasti in
coltura
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tessuto adiposo
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nello
striscio di sangue la
striscio
matrice extracellulare (plasma)
viene eliminata e si osservano
solo i cosiddetti elementi
figurati, ovvero cellule o parti
di cellule
gli elementi figurati del
sangue vengono fissati e
poi colorati con una miscela
di coloranti acidi, basici e
neutri
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acidofilo (eosinofilo)
diversi tipi di
leucociti
basofilo
neutrofilo
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Il tessuto muscolare permette il movimento
• Il tessuto muscolare è costituito da fasci di lunghe
cellule chiamate fibre muscolari ed è il più abbondante
tessuto negli animali.
• Il tessuto muscolare scheletrico è formato da muscoli
detti volontari perché, in genere, l’animale può
controllarne la contrazione.
• Il tessuto muscolare cardiaco costituisce il tessuto
contrattile del cuore. I muscoli cardiaci pompano il
sangue.
• Il tessuto muscolare liscio è costituito da fibre
involontarie responsabili della contrazione delle pareti
degli organi interni come lo stomaco.
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ossa lunghe
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Organizzazione macroscopica del tessuto osseo
osso
spugnoso
osso
compatto
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in questo
preparato è
stata rimossa
la componente
organica
dell’osso
Un tipico osso lungo
epifisi
OSSO SPUGNOSO
- trabecole o spicole
- cavità midollari (midollo
emopoietico)
diafisi
OSSO COMPATTO
- osteoni
- lamelle interstiziali e circonferenziali
CAVITÀ MIDOLLARE CENTRALE
- tessuto adiposo
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epifisi
osso compatto (in sezione trasversale)
il tessuto appare
suddiviso in settori più
o meno regolari
caratterizzati dalla
presenza di un ampio
canale centrale
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sono visibili:
cellule dell’osso (osteociti)
accolte all’interno di lacune
scavate nell’abbondante
matrice extracellulare solida
organizzazione dell’osso compatto
il canale centrale, detto “canale
di Havers”, contiene tessuto
connettivo ricco di vasi sanguigni
e di cellule
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osso lamellare
canale di Volkmann
lamella
circonferenziale
esterna
lamelle
interstiziali
osteone
corticale
canale di
Havers
cavità
midollare
endostio
periostio
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I tre tipi di muscoli:
Unità di contrazione
muscolare
Fibra muscolare
Fibra
muscolare
Giunzione tra due cellule
Nucleo
Nucleo
Fibra muscolare
Nucleo
B Muscolo cardiaco
A Muscolo scheletrico
C Muscolo liscio
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Fibre muscolari scheletriche in sezione longitudinale
l’immagine non è
molto suggestiva
(per il momento);
proviamo invece ad
osservare una
sezione trasversale
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muscolo scheletrico in sezione trasversale
cellula
muscolare
scheletrica
ogni cellula presenta molti nuclei,
disposti eccentricamente,
in prossimità della membrana
plasmatica (detta sarcolemma)
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Fibre muscolari scheletriche in sezione longitudinale
Sono visibili diversi nuclei ed
è appena percepibile la
caratteristica striatura
trasversale del muscolo
scheletrico
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La striatura trasversale delle fibre scheletriche
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muscolo cardiaco in sezione longitudinale
come nel muscolo
scheletrico, è possibile
osservare la striatura
trasversale.
asse
longitudinale
delle cellule
cellule adiacenti sono
saldamente ancorate fra
loro a livello del disco
intercalare
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Sezione di muscolo liscio
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Il tessuto nervoso forma una rete di comunicazione
Il tessuto nervoso trasmette le informazioni da una parte
all’altra del corpo sotto forma di segnali, o impulsi, nervosi.
Percepisce gli stimoli, determina e dirige le risposte e fa sì che
le varie parti del corpo agiscano come un insieme coordinato.
Corpo cellulare
Nucleo
LM 330
Prolungamenti cellulari
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Gli organi sono formati da tessuti
Un organo è costituito da diversi tessuti che, nel loro
insieme, hanno il compito di svolgere una specifica
funzione.
Lume
Intestino tenue
(in sezione)
Lume
Tessuto epiteliale
(epitelio cilindrico)
Tessuto connettivo
Tessuto muscolare
liscio (2 strati)
Tessuto connettivo
Tessuto epiteliale
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I sistemi cooperano per svolgere le funzioni vitali
• Per costituire un sistema (o apparato) è necessaria
l’integrazione di diversi organi.
• Ogni sistema svolge una o più funzioni.
• Nei vertebrati sono presenti 12 sistemi principali.
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Il sistema digerente e il sistema respiratorio
accumulano cibo e ossigeno.
Bocca
Esofago
Fegato
Stomaco
Cavità nasale
Laringe
Trachea
Bronco
Intestino tenue
Polmone
Intestino crasso
Ano
A Sistema digerente
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B Sistema respiratorio
• Il sistema cardiovascolare, aiutato dal sistema
linfatico, rifornisce le cellule del corpo di ossigeno e
sostanze nutritive.
• Il sistema immunitario, insieme al sistema linfatico,
protegge il corpo dall’attacco di sostanze estranee,
microrganismi e cellule cancerose.
Midollo
osseo
Cuore
Timo
Milza
Linfonodi
Vasi
sanguigni
C Sistema cardiovascolare
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Vasi linfatici
D Sistema immunitario
E Sistema linfatico
• Il sistema escretore elimina dal sangue le
sostanze azotate di scarto.
• Il sistema endocrino e il sistema nervoso
controllano e coordinano le attività corporee.
Ipofisi
Tiroide
Timo
Ghiandola surrenale
Rene
Uretere
Vescica
Cervello
Organo di senso
Midollo spinale
Nervi
Pancreas
Testicolo
(maschio)
Uretra
Ovaia
(femmina)
F Sistema escretore
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G Sistema endocrino
H Sistema nervoso
• Il sistema tegumentario riveste e protegge il
corpo.
• Il sistema scheletrico e il sistema muscolare
sostengono l’organismo e gli permettono di
muoversi e mantenere una postura.
Capelli
Cartilagine
Pelle
Unghie
I Sistema tegumentario
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Muscoli
scheletrici
Ossa
L Sistema scheletrico
M Sistema muscolare
Il sistema riproduttore produce i gameti e gli
ormoni sessuali.
Maschio
Femmina
Prostata
Vescicole seminali
Ovidotto
Ovaia
Uretra
Pene
Utero
Vagina
Testicoli
N Sistema riproduttore
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IMMAGINI DEL CORPO
Nuove tecniche di visualizzazione delle immagini
permettono di osservare l’interno del corpo
• Tra gli sviluppi più straordinari della tecnologia in
campo medico vi sono le tecniche che permettono
ai medici di «vedere» gli organi e i sistemi senza
dover ricorre alla chirurgia.
• I raggi X, scoperti nel 1895, sono stati il primo
strumento che ha consentito di produrre
un’immagine fotografica (radiografia) degli organi
interni. I raggi X vengono usati di routine per
evidenziare le fratture delle ossa e le carie.
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La tomografia assiale computerizzata (TAC)
fornisce, grazie a un computer, immagini di una
sequenza di sottili sezioni trasversali del corpo ed è
un eccellente strumento diagnostico.
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• La risonanza magnetica (RM) è una tecnica che
sfrutta il comportamento degli atomi di idrogeno
contenuti nelle molecole d’acqua.
• È in grado di evidenziare chiaramente i tessuti molli
perché questi sono costituiti prevalentemente da
acqua.
• È particolarmente adatta per evidenziare problemi
a livello dei tessuti nervosi circondati da osso,
come le fibre nervose nel midollo spinale.
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La risonanza magnetica microscopica (RMM) fornisce
immagini tridimensionali di strutture molto piccole (come
gli organi di un embrione).
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La tomografia a emissione di positroni (PET) è
una tecnica che fornisce informazioni sui processi
metabolici in punti specifici del corpo.
MAX
ASCOLTARE
PAROLE
EMETTERE
PAROLE
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VEDERE
PAROLE
PENSARE
PAROLE
MIN
Gli scambi con l’ambiente esterno e l’omeostasi
Gli adattamenti strutturali favoriscono gli scambi
chimici tra gli animali e l’ambiente
• Gli animali non possono sopravvivere se non
scambiano sostanze con l’esterno.
• Questi scambi avvengono anche a livello della
cellula, attraverso la propria membrana.
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Nei piccoli animali con una struttura corporea semplice (come
l’idra) la superficie esposta di ogni cellula è abbastanza estesa
da poter provvedere in modo soddisfacente, tramite la
diffusione e il trasporto attivo, alle esigenze dell’intero volume
del citoplasma.
Bocca
Diffusione
Due strati
di cellule
Diffusione
Cavità gastrovascolare
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• Gli animali con un corpo strutturalmente complesso
hanno strutture specializzate che aumentano la
Ambiente esterno
superficie interna.
Bocca
• Lo scambio di sostanze
tra il sangue e il corpo
avviene attraverso il
liquido interstiziale: le
sostanze passano dal
sangue al liquido
interstiziale e da questo
alle cellule.
Cibo
CO2 O2
Sistema
respiratorio
Sistema
digerente
Liquido
interstiziale
Cuore
Sostanze
nutritive
Sistema
circolatorio
Cellule
Intestino
Sistema
escretore
Ano
Sostanze
non assorbite (feci)
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Prodotti di rifiuto
metabolico (urina)
Il sistema respiratorio possiede un’enorme superficie
interna, con un’ampia rete di capillari.
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Gli animali regolano il proprio ambiente interno
In risposta ai cambiamenti delle condizioni dell’ambiente
esterno, molti animali possono mantenere relativamente
costanti le condizioni del proprio ambiente interno, una
condizione nota come omeostasi.
Ambiente
esterno
Ambiente
interno
Meccanismi
omeostatici
Ampie
fluttuazioni
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Piccole
fluttuazioni
L’omeostasi è regolata da meccanismi a feedback
negativo
Il termostato nel cervello attiva
meccanismi di raffreddamento.
La maggior parte dei
sistemi di controllo
che regolano
l’omeostasi si basa su
un meccanismo a
feedback negativo,
nel quale il
cambiamento di una
variabile provoca
reazioni che
contrastano quel
cambiamento.
Le ghiandole sudoripare secernono sudore
che, evaporando, raffredda il corpo.
I vasi sanguigni della pelle si dilatano;
il calore viene disperso.
Temperatura al di
sopra della norma
Il termostato spegne
i meccanismi
di raffreddamento.
Diminuzione della
temperatura
Omeostasi:
Temperatura interna
del corpo di circa 36–
38C
Aumento della
temperatura
Il termostato spegne
i meccanismi di
riscaldamento.
Temperatura al di
sotto della norma
I vasi sanguigni della pelle si restringono;
la perdita di calore viene resa minima.
Il termostato nel cervello attiva
meccanismi di riscaldamento.
I muscoli scheletrici si contraggono rapidamente,
provocando brividi, che generano calore.
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