1 Este curso vamos a estudiar anatomía y fisiología, que son partes
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Estructura del cuerpo humano Este curso vamos a estudiar anatomía y fisiología, que son partes de la biología que nos enseñan cómo es y cómo funciona el cuerpo humano: ANATOMÍA.- Es el estudio de la estructura y la forma del cuerpo y sus partes, además de las relaciones entre ellas. FISIOLOGÍA.- Es el estudio del modo en que funcionan el cuerpo y sus partes. La anatomía y la fisiología están siempre relacionadas, pues las partes del cuerpo humano forman una unidad bien organizada y cada una desempeña un papel en el correcto funcionamiento del organismo como un todo y la estructura determina qué funciones pueden realizarse. El cuerpo humano presenta varios niveles de complejidad estructural que podemos observar de lo más complejo a lo más sencillo o de lo más sencillo a lo más complejo, como veremos a continuación: - Los átomos (anexo 1) son los elementos básicos de la materia (carbono, oxígeno, hidrógeno, nitrógeno…). - Éstos se unen formando moléculas básicas del cuerpo (agua, grasas, hidratos de carbono, proteínas,…). - Las moléculas se organizan en compuestos de varias moléculas.- macromoléculas. - Éstas forman la célula (anexo 2).- unidad viva básica del organismo humano. Existen trillones de células en nuestro cuerpo de diferentes tipos, lo cual explica la diversidad de sus funciones dentro del organismo (musculares, nerviosas, sanguíneas, …). 1 Estructura del cuerpo humano - Las células dan lugar a los tejidos (anexo 3).- conjunto de células del mismo tipo que desarrollan una función específica. - La unión de varios tejidos forman los órganos (corazón, pulmones, estómago, …), que son estructuras compuestas por 2 o más tipos de tejido que desempeñan una función específica en el cuerpo. - Los órganos se organizan en aparatos y sistemas.- funcionan de forma coordinada para cumplir determinadas misiones: soporte (sistema óseo), oxigenación (sistema respiratorio), nutrición (sistema digestivo)… Cuando se piensa sobre el hecho de que el cuerpo se compone de miles de millones de células en actividad casi constante y de que una proporción realmente elevada de dicha actividad se realiza sin errores, empieza a apreciarse la maravilla que es, en realidad, el cuerpo humano. La palabra homeostasis describe la capacidad del cuerpo de mantener unas condiciones internas relativamente estables a pesar del cambio permanente en el mundo exterior. Es un equilibrio dinámico en el cual las condiciones internas cambian y varían, pero siempre entre límites relativamente estrechos. El mantenimiento de un entorno interno constante depende de todos los aparatos y sistemas. - En total, nuestro organismo se compone de once sistemas: o Tegumentario (piel). o Esquelético. o Muscular. o Nervioso. o Endocrino. o Cardiovascular o Linfático o Respiratorio. o Digestivo. o Urinario. o Reproductor. 2 Cuadro resumen 2 Estructura del cuerpo humano 3 Estructura del cuerpo humano 4 Estructura del cuerpo humano Estos sistemas no funcionan de forma aislada, sino que colaboran para mantener el bienestar de todo el cuerpo: El sistema tegumentario protege el cuerpo como un todo del entorno externo. Los aparatos digestivo y respiratorio, en contacto con el entorno externo, absorben nutrientes y oxígeno, respectivamente, que a continuación la sangre distribuye a todas las células del cuerpo. Los aparatos urinario, digestivo y respiratorio eliminan los desechos metabólicos del cuerpo. 5 Anexo 1: Átomos. Estructura del cuerpo humano ATOMOS Están compuestos por 3 partículas subatómicas (en nº y proporción diferente en los diferentes átomos), las cuales difieren en su masa, carga eléctrica y ubicación. Los protones tienen carga positiva, los neutrones son neutros y los electrones negativa (cuenta con la misma fuerza de la carga positiva de los protones). Los protones y neutrones son partículas pesadas con la misma masa (1 unidad de masa atómica o 1amu) y la masa de los electrones es tan pequeña que se suele designar como 0 amu. Los átomos son eléctricamente neutros, por tanto el nº de protones debe estar equilibrado con el nº de electrones (mismo nº). Los átomos que han ganado o perdido electrones reciben el nombre de iones. Los protones y neutrones (los más pesados) se encuentran en el núcleo y los electrones alrededor moviéndose. Todos los protones, neutrones y electrones se parecen. Por tanto para formar los diferentes elementos (de la tabla periódica) los átomos están compuestos por un nº diferente de protones, neutrones y electrones. El átomo más sencillo y más pequeño, el hidrógeno, tiene un protón y un electrón (no tiene neutrones). protón electrón La carga eléctrica de una partícula es una medida de la capacidad de atraer o repeler otras partículas cargadas. Las partículas con la misma carga se repelen, y las que tienen distinta carga (+ con -) se atraen. Las partículas neutras no son atraídas ni repelidas por las partículas con carga. 6 ANATOMÍA xo 1: Átomos . DE UNA CÉLULA TIPO.- Las células tienen unas parteshumano básicas y ciertas funciones comunes a todas ellas. Estructura del cuerpo 7 Anexo 2: La célula. Estructura del cuerpo humano Las células están formadas en su mayoría de 4 elementos: carbono, oxígeno, hidrógeno y nitrógeno (forma principalmente proteínas). Son agua en alrededor de un 60%, que es uno de los motivos por los que el agua es fundamental para la vida. Las células, a su vez están bañadas en una solución salina diluida (algo parecido al agua marina) llamada líquido intersticial, derivado de la sangre. Todos los intercambios entre células y sangre se realizan a través de este líquido. La longitud de las células varía de forma notable, desde 2 micrómetros en el caso de la más pequeña hasta 1 metro o más en el caso de las células nerviosas que hacen que puedas mover los dedos de los pies. Tienen además formas y funciones muy diferentes. Todas las células tienen 3 partes principales: núcleo, membrana plasmática (límite exterior de la célula) y citoplasma. - El núcleo.- es el centro de control. Contiene los genes. El material genético (ADN) contiene todas las instrucciones necesarias para construir el cuerpo entero, para construir proteínas. También es imprescindible para la reproducción de las células. - La membrana plasmática.- está formada por una bicapa lipídica, principalmente de fosfolípidos. Tienen forma de piruleta con 2 colas. La parte de las colas (parte hidrofóbica) está hacia el interior de la membrana y en contacto con el interior y exterior de la célula están las cabezas (hidrofílicas.- que aman el agua). Esta estructura hace que la parte interna de la membrana evite el agua. Cuando la membrana se perfora se vuelve a sellar rápidamente. Así la membrana es relativamente impermeable a la mayoría de las moléculas solubles en agua. Atravesando la membrana hay diferentes proteínas (enzimas, receptores de hormonas u otros mensajeros químicos, zonas con funciones de transporte,…) que van a servir para realizar las comunicaciones entre interior y exterior de la célula. En las membranas plasmáticas también puede haber diferentes formas de unión entre células más o menos fuertes. También puede haber microvellosidades (pequeñas proyecciones en forma de dedo) que aumentan enormemente el área de la superficie celular destinada a la absorción, por lo que los procesos pueden producirse en mucho menos tiempo. 8 Anexo 2: La célula. - Estructura del cuerpo humano El citoplasma.- lugar donde se realizan la mayor parte de las actividades de la célula. El citosol es el fluido semitransparente en el que flotan los demás elementos: orgánulos e inclusiones (pueden estar presentes o no, dependiendo del tipo de célula. Pueden ser nutrientes y productos celulares almacenados. Incluyen las gotitas de lípidos comunes en las células grasas, el glucógeno en las células hepáticas y musculares, los pigmentos como la melanina en las células de la piel y cabello, las mucosidades y otros productos de secreción, …). - Orgánulos citoplasmáticos.- componentes celulares especializados en diferentes funciones para mantener viva a la célula: o Mitocondria.- tiene una doble membrana. La exterior lisa y la interior con crestas. Son las centrales energéticas de la célula: se forma ATP en presencia de oxígeno. Se replican partiéndose en 2. o Ribosomas.- es donde se sintetizan las proteínas. Algunos flotan con libertad en el citoplasma, donde fabrican las proteínas que operan en el propio citoplasma. Otros se unen a membranas formando el retículo endoplasmático rugoso. o Retículo endoplasmático (RE).- es un sistema de cisternas (túbulos y canales) rellenas de líquido en el citoplasma. Suponen aproximadamente la mitad de la membrana celular. Proporcionan una red de canales para el transporte de sustancias (especialmente proteínas) de una parte de la célula a otra. RErugoso.- se llama así porque está jalonado de ribosomas. Fábrica de la membrana celular. Fabrica y exporta productos a partir de proteínas. REliso.- se comunica con el rugoso, no juega ningún papel en la síntesis de proteínas. Interviene en el metabolismo de los lípidos (colesterol, síntesis de grasas y su rotura) y en la desintoxicación de medicinas y pesticidas. Hay mucho en las células hepáticas. 9 Anexo 2: La célula. Estructura del cuerpo humano o Aparato de Golgi.- pila de sacos membranosos aplastados asociados con montones de vesículas minúsculas. Su función principal es modificar y empaquetar proteínas (enviadas desde el RER mediante vesículas de transporte) de maneras específicas, dependiendo de su destino final. A medida que se acumulan proteínas en el AG, los sacos se hinchan. Entonces estallan formando vesículas de secreción que viajan hasta la membrana plasmática, se unen a ella, se rompe y el contenido sale al exterior de la célula. o Lisosomas.- son sacos membranosos que contienen enzimas digestivas poderosas. Surgen brotando del aparato de Golgi. Son capaces de digerir estructuras celulares gastadas o no utilizables y la mayoría de las sustancias extrañas que entran en la célula. Abundantes en los fagocitos (se deshacen de las bacterias y de restos de células). o Peroxisomas.- sacos membranosos que contienen poderosas enzimas que utilizan oxígeno molecular (02) para desintoxicar numerosas sustancias dañinas o venenosas y a los radicales libres (sustancias químicas muy reactivas con electrones desparejados que pueden modificar la estructura de las proteínas y los ácidos nucleicos). Abundantes en las células hepáticas y renales, muy activas en la desintoxicación. Se replican partiéndose en 2. o Centriolos.- se encuentran emparejados cerca del núcleo. Con forma de bastoncillo situados en ángulo recto uno respecto del otro, internamente compuestos por finos microtúbulos. Forman el huso mitótico durante la división celular. . 10 Anexo 2: La célula. Estructura del cuerpo humano Existen unos 200 tipos diferentes de células que varían mucho en tamaño, forma y función Se encuentra a lo largo de las fibras, parecidas a cables ,que secreta. Abundante RErugoso y Aparato de Golgi para fabricar y secretar los componentes proteínicos básicos de esas fibras. Transportan 02. Sin núcleo. Literalmente sacos de hemoglobina. La mayoría de los orgánulos han sido expulsados en su formación y maduración. Tiene abundantes filamentos intermedios que evitan los desgarros por roces o tirones. Células alargadas, llenas de filamentos contráctiles, de modo que se pueden acortar y mover huesos o cambiar el tamaño de órganos internos. La enorme forma esférica de una célula grasa está producida por una gran gotita de lípido existente en su citoplasma. Extiende sus largos seudópodos para arrastrarse por los tejidos y alcanzar los lugares donde haya una infección. La gran cantidad de lisosomas que tiene esta célula digiere los microorganismos infecciosos que captura. Mediante largas prolongaciones recibe y transmite mensajes a otras estructuras del cuerpo. Su forma está concebida para nadar hacia el óvulo y fertilizarlo. Su flagelo actúa 11que como un látigo móvil propulsa al espermatozoide. Anexo 2: La célula. Estructura del cuerpo humano TRANSPORTE DE MEMBRANA El medio líquido a ambos lados de la membrana plasmática es un ejemplo de solución (mezcla homogénea de 2 o más componentes). La sustancia presente en mayor cantidad es el disolvente y las sustancias presentes en cantidades más pequeñas son los solutos. Los solutos de una solución son tan minúsculos que no se depositan. El líquido intracelular es una solución que contiene pequeñas cantidades de gases (02 y C02), nutrientes y sales. El líquido intersticial, que baña continuamente el exterior de nuestras células puede imaginarse como una “sopa” que contiene miles de ingredientes: nutrientes (aminoácidos, azúcares, ácidos grasos, vitaminas), sustancias reguladoras como las hormonas, neurotransmisores, sales y productos de desecho. Para seguir estando sana, cada célula debe extraer de esta “sopa” la cantidad exacta de las sustancias que necesita en momentos específicos y rechazar el resto. La membrana plasmática es una barrera selectivamente permeable, es decir, que permite que algunas sustancias pasen y otras no. Así, permite que los nutrientes entren en la célula pero mantiene fuera muchas sustancias indeseables. Al mismo tiempo, las valiosas proteínas celulares y otras sustancias se mantienen dentro de la célula, mientras que a las de desecho se les permite salir. El movimiento de sustancias a través de la membrana plasmática ocurre básicamente de 2 maneras: pasiva (sin gasto de energía) o activamente (con gasto de energía: ATP). Transporte pasivo: muy importante ya que se ahorra gran cantidad de energía al movilizar el agua, la glucosa, el oxígeno, el dióxido de carbono, vitales en el funcionamiento óptimo de la célula. - Difusión.- es el proceso por el que las moléculas se desplazan de una zona en la que están más concentrados (más numerosos) a otra zona en la que están menos concentrados. La velocidad de la difusión se ve afectada por el tamaño de las moléculas (más rápidas cuanto más pequeñas) y por la temperatura (más rápido cuanto más caliente). - Difusión simple.- difusión no asistida de solutos que son o bien solubles en grasas (grasas, vitaminas liposolubles, oxígeno, dióxido de carbono) o son suficientemente pequeños como para pasar por los poros de la membrana. 12 Anexo 2: La célula. Estructura del cuerpo humano - Difusión facilitada.- las partículas demasiado grandes (glucosa..) para pasar por los poros de membrana pasarán a través de un canal de proteínas en la membrana, o bien a través de una molécula de proteína que actúa como transportadora. - Osmosis.- difusión del agua a través de la membrana. Pasa fácilmente a través de poros especiales llamados aquaporinas (proteína específica). La osmosis hacia dentro y hacia fuera de las células está ocurriendo todo el tiempo. - Filtración.- va de donde hay más presión a donde hay menos presión. Procesos de transporte activo Con gasto de ATP, ya que o bien son moléculas demasiado grandes, que no haya proteínas transportadoras especiales para su transporte, puede que tenga que moverse en contra del gradiente de concentración... 2 formas: transporte activo y transporte vesicular. 13 Anexo 2: La célula. - Transporte medio de Estructura del cuerpo humano activo.una transportadora por proteína pero con gasto de ATP. Ejemplo: - Transporte vesicular: o Exocitosis (hacia fuera): es el medio por el que las células secretan activamente hormonas, mucosidad y otros productos celulares o expulsan ciertos desechos celulares. El producto que se va a liberar se “empaqueta” en una pequeña vesícula o saco (suele realizarlo el aparato de Golgi), el cual emigra a la membrana plasmática y se une a ella, rompiéndose y derramando todo el contenido del saco fuera de la célula. o Endocitosis (hacia dentro): absorbe sustancias extracelulares metiéndolas en una pequeña vesícula membranosa, se separa de la membrana plasmática y se desplaza hacia el citoplasma, donde se une con un lisosoma y sus contenidos son digeridos. 14 Anexo 3: Los tejidos. Estructura del cuerpo humano LOS TEJIDOS El cuerpo humano comienza como una sola célula (el óvulo fertilizado), que se divide sin parar. Los millones de células resultantes se especializan para funciones concretas, lo cual conlleva ciertos riesgos, ya que cuando un grupo pequeño de células es indispensable, su pérdida puede incapacitar o incluso destruir el cuerpo (por ejemplo, si fallan las células cardiacas puede provocar la muerte). Los grupos de células que tienen estructura y funciones parecidas se denominan tejidos. Los 4 tipos de tejido primario son el epitelial, conectivo, muscular y nervioso. La mayoría de los órganos contienen varios tipos de tejido. Tejido epitelial - Es el tejido de recubrimiento (cubre todas las superficies del cuerpo) y glandular (forma varias glándulas del organismo). - Entre las funciones del epitelio se encuentran la protección, absorción, filtración y secreción. - Las células del tejido epitelial se sitúan muy juntas para formar láminas continuas. - Las membranas siempre tienen un borde o superficie libre expuesta al exterior del cuerpo o a la cavidad de un órgano interno (algunas son lisas y suaves y otras muestran microvellosidades o cilios). - La parte inferior del tejido epitelial reposa sobre una membrana basal. - No tienen suministro propio de sangre y dependen de la difusión desde los capilares del tejido conectivo subyacente para abastecerse de nutrientes y oxígeno. - Si están bien nutridas, las células del tejido epitelial se regeneran con facilidad. 15 Anexo 3: Los tejidos. Estructura del cuerpo humano - Tipos de tejido epitelial: a cada epitelio se le adjudican 2 nombres: el 1º indica el nº de capas celulares. El 2º describe la forma. - Por las capas puede ser epitelio simple (1 capa) o estratificado (varias capas: sirven principalmente para proteger) y por la forma pueden ser células escamosas (aplanadas), cuboidales (forma de cubo) y columnares (forma de columna). Los epitelios estratificados se nombran por las células en la superficie libre. Epitelio simple escamoso.- es una capa única de células escamosas delgadas estrechamente unidas y que reposan sobre una membrana basal. Normalmente forma membranas donde se produce la filtración o intercambio de sustancias por difusión rápida: sacos aéreos de los pulmones, capilares, membranas serosas (que recubren la cavidad ventral del organismo y cubren los órganos de esa cavidad) Epitelio simple cuboidal.- una capa de células cuboidales que reposa sobre una membrana basal. Aparece con frecuencia en las glándulas y sus conductos (ej: glándulas salivares y páncreas), tubos del riñón, ovarios.. Epitelio simple columnar.- una capa de células altas que se ajustan muy bien entre sí. Se encuentra en toda la longitud del tracto digestivo desde el estómago hasta el ano. 16 Anexo 3: Los tejidos. Estructura del cuerpo humano Falsa impresión de que está estratificado (varias capas) Epitelio pseudoestratificado columnar.todas las células se situan encima de una membrana basal, sin embargo, algunas de sus células son más cortas que otras y sus núcleos aparecen a distinta altura. Sobre todo para funciones de absorción y secreción. Una variedad ciliada recubre la mayor parte del tracto respiratorio. Epitelio estratificado escamoso.- es el más común del organismo. Las células en el borde libre son escamosas, mientras que las que se hallan próximas a la membrana basal son columnares o cuboidales. Se encuentran en lugares que reciben bastante fricción o maltrato: esófago, boca, piel.. - Los epitelios estratificado cuboidal y columnar son bastante infrecuentes y aparecen sobre todo en los conductos de las grandes glándulas. Tejido conectivo - Conecta entre sí las distintas partes del cuerpo, encontrándose en cualquier parte del organismo. Es el tipo de tejido más abundante y ampliamente distribuido. Sus funciones principales son: proteger, hacer de soporte y unir entre sí otros tejidos corporales. - Características comunes del tejido conectivo: o La mayoría están bien vascularizados, pero hay excepciones (los tendones y ligamentos riego pobre y cartílagos avasculares, por ello curan muy lentamente cuando sufren daños). 17 Anexo 3: Los tejidos. Estructura del cuerpo humano o Matriz extracelular.- los tejidos conectivos están formados por tipos muy diferentes de células y cantidades variables de una sustancia no viva que se encuentra en el exterior de las células y que es secretada por éstas, llamada matriz extracelular. Está formada por agua, proteínas de adhesión (sirven para que las células se adhieran a las fibras de la matriz), por diferentes tipos de fibras (colágeno, fibras elásticas, ..), polisacáridos (atrapan agua y cuanta mayor cantidad relativa, hace que tenga la consistencia de un gel pudiendo llegar a tener la consistencia de una roca), … - Tipos de tejido conectivo (desde el más rígido al más blando): hueso, cartílago, tejido conectivo denso o fibroso, tejido conectivo laxo y la sangre. o Los huesos y cartílagos tienen muy pocas células y grandes cantidades de matriz dura, lo que les hace ser extremadamente fuertes. o El cartílago es menos duro y más flexible que el hueso. Se encuentra en unas pocas partes del organismo. El más extendido es el cartílago hialino, que tiene una gran cantidad de fibras de colágeno. Forma estructuras de soporte de la laringe, une las costillas al esternón y recubre los finales de muchos huesos en las articulaciones. Otros tipos de cartílago son el fibrocartílago, con una alta capacidad de compresión (en discos intervertebrales) y el cartílago elástico que se encuentra allí donde se necesite una estructura con elasticidad (ej:orejas). o Tejido conectivo denso.- tiene fibras de colágeno como principal elemento de su matriz. Forma los tendones y ligamentos y también se encuentra en la dermis. o Tejido conectivo laxo.- son más suaves y tienen más células y menos fibras. Tipos: Tejido areolar.- Está por debajo de todas las membranas mucosas. Es el más abundante. Es un tejido suave, flexible y parecido a las telas de araña 18 Anexo 3: Los tejidos. que Estructura del cuerpo humano acolcha y protege los órganos corporales envolviéndolos, manteniéndolos unidos y en sus posiciones adecuadas. . Su matriz líquida contiene agua, fibras de todo tipo y sales. Las células obtienen sus nutrientes de ese líquido, así como depositan sus residuos. Cuando una zona del cuerpo está inflamada, adquiere un aspecto hinchado (edema). Muchos tipos de fagocitos se mueven por este tejido, en busca de bacterias, células muertas y otros restos, que destruyen. Tejido adiposo (grasa).- tejido areolar en el que predominan las células adiposas (una brillante gotita de aceite ocupa la mayor parte del volumen de la célula). Protege de golpes, calor y frío extremos, es almacén de combustible. o La sangre.- se considera un tejido conectivo porque consiste en células sanguíneas rodeadas de una matriz fluida y no viva (el plasma). - Los tejidos muscular y nervioso se tratarán en otros temas. - La capacidad de los distintos tipos de tejido para regenerarse varía mucho. Los tejidos epiteliales como la epidermis cutánea y las membranas mucosas se regeneran de forma sorprendente (el tejido dañado es sustituido por el mismo tipo de células). También lo hacen la mayoría de los tejidos conectivos y el óseo. El músculo esquelético se regenera mal (si lo hace) y el músculo cardíaco y el tejido nervioso dentro del cerebro y de la médula espinal son sustituidos en gran parte por tenido cicatricial. El tejido cicatricial es fuerte, pero le falta la flexibilidad de la mayoría de los tejidos normales. Tal vez más importante es su incapacidad de realizar las funciones normales del tejido al que sustituye, perjudicando gravemente el funcionamiento de ese órgano. 19
