Anatomía y fisiología humana: niveles de organización, biomoléculas y tejidos

Introducción a las ciencias biológicas

La anatomía: es la ciencia que estudia las estructuras corporales y sus componentes, la forma, tamaño y posición.

La fisiología: es la ciencia que estudia las funciones de sus estructuras corporales. Trata sobre las fuerzas en que trabajan las partes del cuerpo.

La patología: es la rama de la medicina que estudia la enfermedad en general, sus causas y manifestaciones.

La bioquímica: es la ciencia que estudia los procesos biológicos a nivel molecular.

1. Análisis de la estructura jerárquica del organismo humano

2-Análisis de la estructura jerárquica del organismo humano.

1-El nivel químico: están los átomos y las moléculas. Las moléculas a su vez se combinan para formar estructuras a nivel celular.

2-El nivel celular: unidad estructural y funcional básica.

3-El nivel tisular: los tejidos, grupos de células similares. Hay 4 tipos básicos de tejidos: epitelial, conectivo, muscular y nervioso.

4-El nivel orgánico: son órganos, compuestos de 2 o más tipos de tejidos, tienen funciones específicas y formas reconocibles.

5-El nivel sistémico: diferentes órganos se unen para realizar una misma función. A veces un órgano forma parte de más de un sistema.

3-Estructura química, clasificación y función de los distintos componentes.

La materia viva se distingue por su organización y propiedades, que dependen a su vez de la composición y estructura molecular.

2. Las moléculas

Las moléculas que forman parte de los materiales biológicos reciben el nombre de biomoléculas, las cuales se forman al unirse químicamente determinados elementos: los bioelementos.

Los bioelementos se clasifican en 3 grupos según su abundancia:

• Bioelementos primarios: constituyen el 95% de la masa total.
• Bioelementos secundarios: constituyen alrededor del 4,5% de la masa total.
• Oligoelementos: aunque solo aparecen en cantidades infinitesimales, su presencia es esencial para el funcionamiento de los organismos que los presentan; su ausencia puede provocar enfermedades carenciales o síntomas de déficit.

Los bioelementos se combinan químicamente entre sí y forman biomoléculas, y se clasifican en 2 grupos:

• Biomoléculas inorgánicas: son aquellas que pueden formar materiales inertes, como el agua y las sales minerales.
• Biomoléculas orgánicas: son moléculas que solo se encuentran en la materia viva y las principales son: los glúcidos, lípidos, proteínas, vitaminas y ácidos nucleicos.

De esta forma, las biomoléculas se utilizan para 3 funciones:

• a) Estructural: forman estructuras biológicas.
• b) Energética: liberan o almacenan energía.
• c) Reguladora y dinámica: intervienen en reacciones biológicas.

El agua

Es la molécula más importante de los seres vivos, ya que la mayor parte de nuestro cuerpo es agua, y además:

• a) Disuelve la mayoría de las biomoléculas de nuestro cuerpo.
• b) Amortigua los cambios de temperatura del ambiente.
• c) Facilita las reacciones químicas internas.

Los glúcidos o azúcares (también llamados hidratos de carbono)

Son moléculas formadas por átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno. Su procedencia puede ser:

• Exógena: dieta (cereales, tubérculos, etc.).
• Endógena: la sintetiza el propio organismo.

Sus funciones son:

• Energética (4 kcal/g).
• Estructural (protección en vegetales, hongos y bacterias).
• Aportar fibra a la dieta (como la celulosa).

Se clasifican en:

• Monosacáridos: son los más sencillos de entre 3 y 7 átomos de carbono (la ribosa, la glucosa, la fructosa o la galactosa).
• Oligosacáridos: son glúcidos formados por 2 a 10 monosacáridos.
  • *Sacarosa: glucosa + fructosa.
  • *Lactosa: galactosa + glucosa.
  • *Maltosa: glucosa + glucosa.

Los lípidos o las grasas

Son compuestos químicos muy diversos formados por C, H y O.

Sus funciones generales son:

• Reguladora.
• Energética.
• Estructural.
• Aislante térmico.

Se clasifican en:

• Sencillos: una molécula (esteroides, colesterol, etc.).
• Compuestos: 2 o más moléculas, por lo que pueden actuar como lípidos (triglicéridos, glucolípidos, fosfolípidos, esfingolípidos).

Las proteínas

Son biomoléculas formadas por hidrógeno, oxígeno y nitrógeno; pueden contener azufre y algunos fósforo, hierro, cobre, magnesio, etc.

Las proteínas son cadenas de aminoácidos combinados de 20 tipos mediante enlaces peptídicos.

Su función es muy variada; básicamente es plástica, es decir, se usan como ladrillos para formar materia viva.

Las vitaminas

Son un conjunto de compuestos orgánicos muy variado, esenciales para el mantenimiento de las funciones vitales del organismo, pudiendo actuar como coenzimas, antioxidantes u hormonas.

Los aspectos comunes son los siguientes:

• Sus componentes orgánicos contienen carbono, hidrógeno y en algunos casos oxígeno, nitrógeno y azufre.
• No participan en la formación de estructuras tisulares y son nutrientes acalóricos.
• La carencia parcial (hipovitaminosis) o total (avitaminosis).
• El exceso vitamínico (hipervitaminosis).

Una clasificación sencilla y útil de las vitaminas es la de acuerdo con su solubilidad en:

• Hidrosolubles (solubles en agua): son las del grupo B y C.
• Liposolubles (solubles en grasa): son la A, D, E y K.

Ácidos nucleicos

Son grandes moléculas formadas por largas cadenas de nucleótidos. A su vez, el nucleótido es una molécula compuesta por:

• Una pentosa.
• Ácido fosfórico.
• Una base nitrogenada.

Distinguimos 2 clases de ácidos nucleicos: el ADN y el ARN, que se diferencian en que:

• El ADN está formado por una doble cadena.
• El ARN está formado por una cadena sencilla.

4. Estructura y función de la célula

La célula es la unidad básica y estructural más pequeña de los organismos vivos. Se compone de partes características que están coordinadas, ya que cada una lleva a cabo la función estructural y bioquímica que le corresponde.

Las células se clasifican en 2 grupos:

• Procariotas: el material genético no está rodeado y aislado de una membrana nuclear, sino disperso en el citoplasma. Son pequeñas y tienen organelos diferentes. Ejemplo: las más conocidas son las bacterias.
• Eucariotas: tienen una membrana nuclear que rodea y aísla su material genético. Son de tamaño mayor a las procariotas y en su interior tienen muchos organelos. Todas las plantas y animales están formados por células eucariotas.

La anatomía de la célula

Las eucariotas están constituidas por 3 partes fundamentales: la membrana celular, el citoplasma y el núcleo.

• La membrana celular: es una cubierta flexible que envuelve la célula, formada por una doble capa de lípidos con proteínas insertadas en ella. Algunos tipos poseen cilios o flagelos fijados a la membrana. Constituye una barrera que organiza el flujo de sustancias que entran y salen de la célula.
• El núcleo: es un organelo esférico u oval envuelto por la membrana nuclear. La mayoría contiene 1 solo núcleo, aunque algunas, como los eritrocitos maduros, no tienen ninguno, y otras, como las células musculares (sincitios), contienen varios núcleos. Dentro del núcleo hay 1 o más cuerpos esféricos llamados nucléolos y los genes dispuestos a lo largo de los cromosomas. Los genes son los que controlan la estructura nuclear y la mayoría de las actividades celulares.
• El citoplasma: es el material existente entre la membrana celular y la membrana nuclear. Está compuesto por el citosol, el citoesqueleto y los organelos.
  • a) Citosol: es la porción líquida del citoplasma, formada por agua con partículas disueltas y suspendidas.
  • b) Citoesqueleto: es una red de fibras de proteína cuya función es mantener la forma de la célula.
  • c) Organelos:
    • *Ribosomas: son estructuras globulares carentes de membrana.
    • *Retículo endoplasmático: sistema membranoso consistente en una red de cisternas, vesículas y túbulos sinuosos que se extienden por todo el citoplasma.
    • *Aparato de Golgi: está formado por una estructura de sacos aplanados acompañados de vesículas de secreción. Sus funciones son el transporte, maduración, clasificación y distribución de proteínas.
    • *Mitocondrias: su función es oxidar la materia orgánica obteniendo energía que almacena en forma de moléculas (la fábrica de energía de la célula).
    • *Vacuolas: son vesículas constituidas por una membrana plasmática en cuyo interior existe agua.
    • *Centrosoma: excluido en células animales. Es una condensación de material citoplasmático cuya función es organizar los microtúbulos.
    • *Lisosomas: son vesículas que contienen enzimas digestivas. Su función es realizar la digestión de la materia orgánica.

La fisiología celular

Las células llevan a cabo un conjunto de reacciones químicas que les permiten mantenerse vivas: alimentarse y desarrollarse (nutrición), relacionarse con el medio (relación) y reproducirse para sobrevivir al paso del tiempo (reproducción).

• Nutrición: obtienen la materia prima y la energía que necesitan para mantenerse vivas y crecer a través de las denominadas reacciones metabólicas o metabolismo. Una vez obtenida, esa energía permite que la célula realice sus funciones.
• Relación: las células captan estímulos del medio externo (químicos, luminosos y acústicos) y responden mediante distintos tipos de respuesta, con el fin de adaptarse al medio y sobrevivir a los cambios que en él se produzcan.
• Reproducción: mediante la reproducción celular, a partir de una célula inicial se originan 2 hijas:
  • *Mitosis: son idénticas a la original.
  • *Meiosis: es más compleja; cada hija contiene la mitad de la información genética que tenía la célula original. Este mecanismo es el de la reproducción sexual.

5. Los tejidos

Son agrupaciones de células, que se disponen ordenadamente para realizar una actividad específica, en el paso entre las células y los órganos.

Los tejidos están formados por células y por una sustancia denominada matriz, muy importante para la estructura y función del tejido. Las células que conforman determinado tejido pueden y suelen ser diferentes morfológicamente (forma y tamaño) y fisiológicamente (función específica). Algunos tejidos se especializan en transportar materiales, otros en contraerse para producir movimiento o circulación, y otros en secretar hormonas que regulan los procesos metabólicos.

Los tejidos corporales pueden clasificarse en 4 tipos fundamentales de acuerdo a su estructura y función: tejido epitelial, conectivo, muscular y nervioso.

El tejido epitelial

Es el que reviste las superficies externas (piel) o internas (mucosas) del cuerpo. Entre las funciones que cumple están servir de barrera de protección corporal, transportar material, absorber y sintetizar distintas sustancias útiles. Hay 2 tipos:

• De revestimiento: forman la epidermis, cubierta externa de algunas vísceras internas, revestimiento interno de los vasos sanguíneos, interior del aparato respiratorio, digestivo, urinario y reproductivo. Los distintos epitelios de revestimiento se clasifican en función de la disposición de las células en capas y la forma de estas, en:
  • Simple: formado por una sola capa de células.
    • *Escamoso: la célula suele ser aplanada, permitiendo transportar rápido sustancias.
    • *Cúbico: la célula tiene forma de cubos y participa en la secreción o absorción.
    • *Cilíndrico: las células son altas y cilíndricas, brindando protección a los tejidos subyacentes. Pueden ser ciliado o no ciliado.
  • Estratificado: consiste en 2 o más capas de células.
  • Seudoestratificado: contiene una sola capa de células, pero puede tener múltiples capas al situar a distintas alturas los núcleos celulares.
• Glandular: su función consiste en secretar sustancias. Consiste en una célula o un grupo de células epiteliales muy especializadas que depositan sus secreciones en la superficie o en el torrente sanguíneo. El tejido glandular se clasifica en:
  • Exocrino: glándulas con un conducto que expulsan sustancias al exterior.
  • Endocrino: glándulas sin conducto que expulsan sustancias a la sangre.

Tejido conectivo o conjuntivo

Es el más abundante y distribuido en el cuerpo humano. Este término agrupa muchas variantes, cada una realiza una o más funciones: unir, brindar sostén y fortalecer otros tejidos corporales, proteger y aislar a los tejidos de los órganos internos.

Dentro de los tejidos conectivos se incluyen: tejido conectivo laxo, tejido conectivo denso, adiposo, óseo, cartilaginoso y la sangre.

• Tejido conectivo laxo: contiene muchas células y las fibras están entretejidas de manera relajada.
• Tejido conectivo denso: contiene numerosas fibras gruesas y densas, pero mucho menor número de células.
• Tejido adiposo: es una variante del tejido conectivo laxo. Sus células se denominan adipocitos y almacenan grasas.
• Tejido óseo: es el principal componente de los huesos.
• Tejido cartilaginoso: da apoyo a otros tejidos y forma parte del esqueleto, articulaciones, partes de las orejas, nariz y la laringe.
• La sangre: es un tejido conectivo con matriz líquida llamada plasma y cargada de fibras.

Tejido muscular

Consta de células (fibras musculares) diseñadas para generar fuerza. Este tejido produce movimientos, conserva la postura y genera calor.

Se conocen 3 tipos de tejido muscular:

• Tejido muscular estriado (o esquelético): da un aspecto estriado al microscopio con bandas oscuras y claras. Estos músculos mueven el esqueleto y se rigen por la voluntad; su contracción es voluntaria.
• Tejido muscular liso: forma parte de las paredes de las vísceras huecas, tubo digestivo, bronquios, vejiga urinaria y vasos sanguíneos; su contracción es involuntaria.
• Tejido muscular cardíaco: forma la mayor parte de la pared del corazón.

Tejido nervioso

Está formado por dos tipos de células: las neuronas y la neuroglia. Las neuronas generan impulsos nerviosos y los transmiten a otras neuronas, tejido muscular o glándulas. Las células de la neuroglia rodean, protegen y alimentan a las neuronas. Forman el sistema nervioso central y periférico. Su contracción es involuntaria.