STRUTTURE E FUNZIONI NEGLI ANIMALI: LEZIONI DI ISTOLOGIA

(1)

Strutture e funzioni degli animali

(2)

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}

(3)

Palmo Secondo dito Terzo dito Rachide Barba Barbula Uncino Struttura della penna Polso Arto anteriore Primo dito Struttura ossea Rachide

Le funzioni di specifiche parti di un organismo (come

le ali) dipendono dalla loro particolare struttura.

(4)

Gli animali sono dotati di un’organizzazione

strutturale di tipo gerarchico

Cellula muscolare A Livello di cellula B Livello di tessuto Tessuto muscolare C Livello di organo Cuore E Livello di organismo Il risultato dell’interazione di molti sistemi D Livello di sistema Sistema cardiovascolare

L’organizzazione

strutturale del mondo

vivente è impostata

secondo diversi livelli

gerarchici.

(5)

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.

(6)

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.

(7)

Membrana basale (matrice)

Superficie libera dell’epitelio

Nuclei delle cellule A Epitelio squamoso semplice

(rivestimento interno degli alveoli polmonari)

B Epitelio cubico semplice (che forma un dotto renale)

C Epitelio cilindrico semplice

D Epitelio squamoso stratificato (rivestimento interno dell’esofago)

Strato di cellule morte

Cellule epiteliali in rapida divisione

E Epitelio squamoso stratificato (pelle umana) C o lo n iz za ta S E M Tessuto sottostante

Il tessuto epiteliale svolge funzioni di protezione,

secrezione e scambio.

(8)

negli epiteli, le cellule hanno un preciso

negli epiteli, le cellule hanno un preciso orientamentoorientamento;;

è pertanto possibile indicare con un nome preciso le loro varie part

(9)

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 superficiale è rivolto

verso una cavità o verso l’esterno

il lato profondo “poggia” su altri tessuti (in particolare connettivo) il lato profondo “poggia” su

altri tessuti (in particolare connettivo)

(10)

un esempio di epitelio: il

rivestimento

dell’intestino tenue

(11)

villi intestinali

i villi sono costituiti da un asse connettivale rivestito da epitelio

(12)

villi intestinali

nella prossima immagine, villi in sezione ttrasversale… nella prossima immagine,

villi in sezione ttrasversale…

(13)

l’epitelio forma una barriera continua tra

…il tessuto connettivo e…

…il tessuto

connettivo e… …il lume

dell’organo …il lume dell’organo

è da notare la stretta aderenza fra le cellule epi-teliali, separate solo da un sottilissimo è da notare la stretta aderenza fra le cellule epi-teliali, separate solo da un sottilissimo

villi intestinali in

sezione

(14)

ovidotto

in questo tessuto (come nel caso precedente) l’epitelio è formato da un singolo strato di cellule

tutte le cellule possiedono un lato basale a contatto con il connettivo (tramite la lamina basale)… tutte le cellule possiedono

un lato basale a contatto con il connettivo (tramite la lamina basale)…

…e un lato apicale esposto in superficie

(15)

epitelio

ciliato

(16)

ovidotto:

esempio di epitelio esempio di epitelio cilindrico semplice cilindrico semplice l’“altezza” della cellula (distanza fra superficie apicale e superficie basale) è maggiore della sua larghezza l’“altezza” della cellula (distanza fra superficie apicale e superficie basale) è maggiore della sua larghezza questo particolare epitelio è “ciliato”; il battito delle ciglia favorisce il movi-mento di muco lun-go il lume della tuba e quindi lo sposta-mento di ovocita e spermatozoi questo particolare epitelio è “ciliato”; il battito delle ciglia favorisce il movi-mento di muco lun-go il lume della tuba e quindi lo sposta-mento di ovocita e

spermatozoi

alcune cellule epiteliali secernono muco alcune cellule epiteliali secernono

(17)

trachea:

esempio di epitelio esempio di epitelio pseudostratificato pseudostratificato tutte le cellule sono a contatto con la membrana basale… tutte le cellule sono a contatto con la membrana basale… … ma solo una parte di esse raggiunge la superficie apicale … ma solo una parte di esse raggiunge la superficie apicale

(18)

epitelio

cheratinizzato

(epidermide)

strato strato germinativo germinativo strato strato spinoso spinoso strato dei strato dei granuli granuli strato strato corneo corneo

(19)

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.

(20)

Plasma

Cellule cartilaginee

Matrice

D Tessuto cartilagineo (parte terminale di un osso)

Canale centrale Matrice Cellule ossee E Tessuto osseo F Sangue Fibre elastiche Fibra di collagene Cellula Fibre di collagene Nucleo della cellula

B Tessuto connettivo fibroso (forma tendini e legamenti)

Globuli bianchi Globulo rosso C Tessuto adiposo Gocciole di grasso

Il tessuto connettivo sostiene e tiene uniti gli altri

tessuti.

A Tessuto connettivo lasso (strato sottocutaneo)

(21)

Componenti del tessuto connettivo

1. cellule

2. matrice extracellulare

1. sostanza fondamentale amorfa

2. fibre di natura proteica

1. fibre collagene

(22)

T

es

su

ti

c

o

n

et

ti

vi

in

s

en

so

la

to

PROPRIAMENTE DETTI PROPRIAMENTE DETTI DI SOSTEGNO (solidi) DI SOSTEGNO (solidi) LASSO LASSO

Rete fibrosa lassa,

abbondante matrice amorfa

DENSO DENSO Fibre densamente Fibre densamente impacchettate, impacchettate,

relativamente poca matrice

amorfa amorfa LIQUIDI LIQUIDI SANGUE SANGUE Contenuto nell’apparato Contenuto nell’apparato circolatorio circolatorio LINFA LINFA

Contenuta nel sistema

linfatico

CARTILAGINE

Matrice gelatinosa solida

OSSO

Matrice cristallina

(23)

epitelio epitelio ghiandole ghiandole tessuto tessuto connettivo connettivo propriamente propriamente detto detto

(24)

cellule molto più

rade rade abbondante materiale abbondante materiale extracellulare (matrice) extracellulare (matrice) presenza di presenza di vasi sanguigni vasi sanguigni

a differenza degli epiteli…

(25)

tessuto connettivo lasso

in rosa: in rosa: fasci di fibre fasci di fibre collagene di diverso collagene di diverso spessore spessore in rosa: in rosa: fasci di fibre fasci di fibre collagene di diverso collagene di diverso spessore spessore

in bianco (scarsamente colorabile):

abbondante sostanza fondamentale

amorfa

in bianco (scarsamente colorabile):

abbondante sostanza fondamentale

amorfa amorfa in nero: in nero: fibre fibre elastiche elastiche in nero: in nero: fibre fibre elastiche elastiche

(26)

tessuto connettivo denso

fasci compatti e ordinati

di fibre collagene in

sede extracellulare

fasci compatti e ordinati

di fibre collagene in di fibre collagene in sede extracellulare sede extracellulare scarse quantità di scarse quantità di sostanza fondamentale sostanza fondamentale amorfa amorfa scarse quantità di scarse quantità di sostanza fondamentale sostanza fondamentale amorfa amorfa

(27)

specificità funzionale

lasso:

• permeabile

• facilita gli scambi metabolici

• sede privilegiata dei meccanismi di difesa denso • robusto • notevole resistenza alle sollecitazioni meccaniche

(28)

trachea

_{epitelio di} rivestimento epitelio di rivestimento connettivo propriamente detto connettivo propriamente detto ghiandole ghiandole cartilagine cartilagine

(29)

gruppi isogeni

perché le cellule perché le cellule si osservano si osservano spesso in piccoli spesso in piccoli gruppetti? gruppetti? perché le cellule perché le cellule si osservano si osservano spesso in piccoli spesso in piccoli gruppetti? gruppetti?

questi gruppi, detti

questi gruppi, detti isogeniisogeni, , sono il risultato della

sono il risultato della

divisione di cellule incluse

nella matrice solida da esse

nella matrice solida da esse questi gruppi, detti

questi gruppi, detti isogeniisogeni, , sono il risultato della

sono il risultato della

divisione di cellule incluse

nella matrice solida da esse

(30)

fibroblasti in

coltura

fibroblasti in

coltura

(31)

tessuto adiposo

(32)

striscio

nello striscio di sangue la

matrice extracellulare (plasma) viene eliminata e si osservano solo i cosiddetti elementi

figurati, ovvero cellule o parti

di cellule

nello striscio di sangue la

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

(33)

diversi tipi di

leucociti

acidofilo (eosinofilo)

basofilo

(34)

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.

(35)

(36)

Organizzazione macroscopica del tessuto osseo

osso

spugn

oso

osso

compa

tto

in questo preparato è stata rimossa la componente organica dell’osso

(37)

Un tipico osso lungo

OSSO SPUGNOSO - trabecole o spicole

- cavità midollari (midollo emopoietico)

OSSO COMPATTO - osteoni

- lamelle interstiziali e circonferenziali

CAVITÀ MIDOLLARE CENTRALE - tessuto adiposo

epifisi

diafisi

(38)

osso compatto

(in sezione trasversale)

sono visibili: cellule dell’osso (osteociti) accolte all’interno di lacune scavate nell’abbondante matrice extracellulare solida sono visibili: cellule dell’osso (osteociti) accolte all’interno di lacune scavate nell’abbondante matrice extracellulare solida il tessuto appare suddiviso in settori più o meno regolari caratterizzati dalla presenza di un ampio canale centrale il tessuto appare suddiviso in settori più o meno regolari caratterizzati dalla presenza di un ampio canale centrale

(39)

organizzazione dell’osso compatto

il canale centrale, detto “canale di Havers”, contiene tessuto connettivo ricco di vasi sanguigni e di cellule il canale centrale, detto “canale

di Havers”, contiene tessuto connettivo ricco di vasi sanguigni e di cellule

(40)

osso lamellare

o s t e o n e l a m e l l a c i r c o n f e r e n z i a l e e s t e r n a l a m e l l e i n t e r s t i z i a l i c a n a l e d i H a v e r s c a n a l e d i V o l k m a n n c o r t i c a l e c a v i t à m i d o l l a r e e n d o s t i o p e r i o s t i o

(41)

Unità di contrazione

muscolare _{Fibra muscolare}

Nucleo

A Muscolo scheletrico

Nucleo Fibra

muscolare Giunzione tra due cellule

Fibra muscolare Nucleo

C Muscolo liscio B Muscolo cardiaco

(42)

Fibre muscolari scheletriche in sezione longitudinale

ques te ce llule poss ono e ssere MOL TO lu nghe (fino ad al cuni cm) l’immagine non è molto suggestiva (per il momento); proviamo invece ad osservare una sezione trasversale l’immagine non è molto suggestiva (per il momento); proviamo invece ad osservare una sezione trasversale

(43)

muscolo scheletrico in sezione trasversale

cellula cellula muscolare muscolare scheletrica scheletrica cellula cellula muscolare muscolare scheletrica scheletrica

ogni cellula presenta molti nuclei,

disposti eccentricamente,

in prossimità della membrana

plasmatica (detta

plasmatica (detta sarcolemmasarcolemma))

ogni cellula presenta molti nuclei,

disposti eccentricamente,

in prossimità della membrana

plasmatica (detta

(44)

Fibre muscolari scheletriche in sezione longitudinale

Sono visibili diversi nuclei ed è appena percepibile la caratteristica striatura trasversale del muscolo scheletrico

(45)

La striatura trasversale delle fibre scheletriche

asse long itudin ale de lla fib ra asse long itudin ale de lla fib ra

str

iat

ur

a t

ra

sv

er

sa

le

(46)

muscolo cardiaco in sezione longitudinale

come nel muscolo

scheletrico, è possibile scheletrico, è possibile osservare la striatura osservare la striatura trasversale. trasversale. come nel muscolo

come nel muscolo

scheletrico, è possibile scheletrico, è possibile osservare la striatura osservare la striatura trasversale. trasversale.

cellule adiacenti sono

saldamente ancorate fra

loro a livello del

loro a livello del disco disco intercalare

intercalare

cellule adiacenti sono

saldamente ancorate fra

loro a livello del

loro a livello del disco disco intercalare intercalare asse asse longitudinale longitudinale delle cellule delle cellule

(47)

Sezione di muscolo liscio

(48)

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.

(49)

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.

Intestino tenue (in sezione) Lume Tessuto epiteliale (epitelio cilindrico) Tessuto connettivo Tessuto muscolare liscio (2 strati) Tessuto connettivo Lume

(50)

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.}

(51)

A Sistema digerente Bocca Esofago Fegato Stomaco Intestino tenue Intestino crasso Ano B Sistema respiratorio Cavità nasale Laringe Trachea Bronco Polmone

Il sistema digerente e il sistema respiratorio

accumulano

cibo e ossigeno.

(52)

• 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.

C Sistema cardiovascolare Cuore Vasi sanguigni E Sistema linfatico D Sistema immunitario Midollo osseo Timo Milza Linfonodi Vasi linfatici

(53)

• Il sistema escretore elimina dal sangue le

sostanze azotate di scarto.

• Il sistema endocrino e il sistema nervoso

controllano e coordinano le attività corporee.

F Sistema escretore Rene Uretere Vescica Uretra Ghiandola surrenale G Sistema endocrino Ipofisi Timo Tiroide Testicolo (maschio) Pancreas Ovaia (femmina) Cervello Organo di senso Midollo spinale Nervi H Sistema nervoso

(54)

• 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.

I Sistema tegumentario Capelli Pelle Unghie M Sistema muscolare Muscoli scheletrici Cartilagine Ossa L Sistema scheletrico

(55)

Femmina Vescicole seminali Pene Uretra Testicoli Prostata Maschio Ovidotto Ovaia Utero Vagina N Sistema riproduttore

Il sistema riproduttore produce i gameti e gli

ormoni sessuali.

(56)

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

(57)

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.

(58)

• 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.

(59)

La risonanza magnetica microscopica (RMM) fornisce

immagini tridimensionali di strutture molto piccole (come

gli organi di un embrione).

(60)

La tomografia a emissione di positroni (PET) è

una tecnica che fornisce informazioni sui processi

metabolici in punti specifici del corpo.

(61)

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.

(62)

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.

(63)

• Gli animali con un corpo strutturalmente complesso hanno strutture specializzate che aumentano la

superficie interna. Sistema respiratorio Sistema escretore Sistema digerente Sistema circolatorio Ambiente esterno Cibo Bocca Cellule Liquido interstiziale Ano

Sostanze Prodotti di rifiuto Intestino Sostanze nutritive CO₂ _O 2 Cuore Sang ue • 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.

(64)

Il sistema respiratorio possiede un’enorme superficie

interna, con un’ampia rete di capillari.

(65)

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.

Meccanismi omeostatici Ambiente esterno Ambiente interno Piccole fluttuazioni Ampie fluttuazioni

(66)

L’omeostasi è regolata da meccanismi a feedback

negativo

Omeostasi:

Temperatura interna del corpo di circa 36–

38_C Temperatura al di

sopra della norma

Temperatura al di sotto della norma Diminuzione della temperatura Aumento della temperatura Il termostato spegne i meccanismi di riscaldamento. 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. Il termostato nel cervello attiva

meccanismi di raffreddamento.

Le ghiandole sudoripare secernono sudore che, evaporando, raffredda il corpo.

I vasi sanguigni della pelle si dilatano; il calore viene disperso.

Il termostato spegne i 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.