Anatomia i Fisiologia I (Farmàcia): apunts, esquemes i tests

Tema 1: Organització del cos i homeòstasi — Organització cel·lular i membrana

L'estudi del cos humà requereix comprendre de forma coordinada la seva arquitectura física i els processos que en permeten el funcionament. L'anatomia (del grec ana, «repetir» o «de nou», i tomos, «tallar», lligada històricament a la dissecció) analitza la morfologia i la disposició relativa de les estructures corporals, mentre que la fisiologia descriu la funció d'aquests components en els diferents nivells d'integració biològica. Ambdues disciplines són inseparables: la forma d'una estructura determina quines accions pot executar i com respon davant les variacions de l'entorn.

Nivells d'organització estructural i el medi intern

La matèria viva s'organitza de manera jeràrquica en complexitat creixent, on cada graó incorpora propietats emergents que no es troben en el nivell precedent:

• Nivell químic: comprèn els àtoms fonamentals de la matèria biològica (carboni, hidrogen, oxigen, nitrogen, fòsfor, entre d'altres) i la seva unió mitjançant enllaços químics per constituir biomolècules simples i macromolècules complexes com l'àcid desoxiribonucleic (ADN), proteïnes i lípids.
• Nivell cel·lular: integració de molècules en estructures vives. La cèl·lula és la unitat estructural, funcional i genètica bàsica capaç de realitzar de manera autònoma les funcions vitals.
• Nivell tissular: agrupacions de cèl·lules similars amb una matriu extracel·lular específica que s'especialitzen en funcions determinades (objecte d'estudi de la histologia).
• Nivell orgànic: combinació de diversos teixits que formen òrgans delimitats amb funcions concretes (com l'estómac, el fetge, la pell, els pulmons o els ossos).
• Nivell sistèmic o d'aparells: conjunt d'òrgans interconnectats que cooperen per a una funció fisiològica comuna. Per exemple, l'aparell digestiu integra l'esòfag, l'estómac, el fetge, la vesícula biliar, el pàncrees, l'intestí prim i l'intestí gros.
• Nivell d'organisme: conjunt total de tots els sistemes orgànics funcionant harmònicament com un ésser viu individual.

Per garantir la supervivència cel·lular en un organisme pluricel·lular, les cèl·lules no interaccionen directament amb el medi exterior, sinó amb un entorn líquid controlat. El fisiòleg francès Claude Bernard va formular el concepte fonamental de medi intern (milieu intérieur), que correspon al conjunt de líquids extracel·lulars que banyen les cèl·lules i als paràmetres físico-químics associats (com la temperatura, el pH i la pressió osmòtica). L'organisme ha de mantenir la constància d'aquest medi intern mitjançant mecanismes de regulació activa, un equilibri dinàmic anomenat homeòstasi (vegeu «Tema 1: Organització del cos i homeòstasi — Cavitats corporals i regulació homeostàtica»).

Organització cel·lular: procariotes i eucariotes

Dins del nivell cel·lular es distingeixen dos patrons bàsics d'organització segons la compartimentació nuclear i l'arquitectura dels seus orgànuls:

El cos humà està format íntegrament per cèl·lules eucariotes de tipus animal, que presenten una gran diversitat morfològica adaptada a les seves tasques particulars (des de les fibres musculars contràctils fins a les neurones transmissores d'impulsos elèctrics).

L'estructura de la membrana plasmàtica: el model de mosaic fluid

La cèl·lula eucariota està delimitada per la membrana plasmàtica, una frontera flexible, resistent i semipermeable que separa el citoplasma del medi intern. L'organització d'aquesta estructura s'explica mitjançant el model de mosaic fluid, descrit com una estructura dinàmica constituïda per una bicapa lipídica contínua en la qual s'intercalen proteïnes i altres lípids amb llibertat de desplaçament bidimensional.

Els components bàsics de la membrana són:

• Fosfolípids: molècules amfipàtiques organitzades espontàniament en dues capes. Els seus caps polars (hidròfils) queden orientats cap als medis aquosos intra i extracel·lular, mentre que les cues d'àcids grassos no polars (hidrofòbiques) queden enfrontades a l'interior, creant una barrera hidrofòbica que restringeix el pas d'ions i molècules polars.
• Colesterol: esteroide intercalat entre les cues hidrocarbonades dels fosfolípids animals; modula la fluïdesa i estabilitat mecànica de la membrana enfront dels canvis de temperatura.
• Proteïnes de membrana: poden ser integrals (transmembrana, que travessen completament la bicapa actuant com a canals, transportadors o receptors) o perifèriques (unides superficialment a una de les cares).
• Glucocàlix: cadenes d'oligosacàrids associades a proteïnes (glicoproteïnes) o lípids (glicolípids) situades exclusivament a la cara externa, essencials per al reconeixement cel·lular i la protecció mecànica.

Mecanismes de transport a través de la membrana

Atesa la hidrofobicitat de l'interior de la bicapa, les substàncies creuen la membrana mitjançant diferents mecanismes classificats segons si requereixen aportació energètica cel·lular directa o indirecta.

Transport passiu (a favor de gradient)

No consumeix energia metabòlica cel·lular (ATP); el moviment net de molècules o ions té lloc espontàniament des de regions de major concentració o potencial electroquímic cap a regions de menor concentració (a favor de gradient):

• Difusió simple: pas directe de molècules petites, sense càrrega elèctrica o liposolubles a través de la bicapa fosfolipídica (com l'oxigen molecular $\text{O}_2$, el diòxid de carboni $\text{CO}_2$ i els àcids grassos). L'osmosi és un cas particular de difusió simple que descriu el moviment d'aigua a través d'una membrana semipermeable cap a la solució amb major osmolaritat.
• Difusió facilitada: pas de soluts polars o amb càrrega (ions com el $\text{Na}^+$, $\text{K}^+$ o $\text{Cl}^-$, i nutrients com la glucosa) que no poden dissoldre's a la bicapa hidrofòbica. Requereix proteïnes transmembrana, que poden ser canals iònics (conductes hidrofílics que s'obren o tanquen per voltatge o lligand) o transportadors/enzims permeases que pateixen un canvi conformacional reversible en unir el substrat.

Transport actiu (en contra de gradient)

Requereix despesa d'energia química (ATP) per mobilitzar substàncies en contra del seu gradient de concentració o potencial electroquímic:

• Transport actiu primari: utilitza directament la hidròlisi d'ATP per impulsar el solut mitjançant bombes iòniques. L'exemple paradigmàtic és la bomba sodi-potassi ($\text{Na}^+/\text{K}^+$ ATPasa), que extreu tres ions $\text{Na}^+$ i introdueix dos ions $\text{K}^+$ per cada molècula d'ATP hidrolitzada (vegeu «Tema 5: Sistema nerviós — Excitabilitat elèctrica i potencial d'acció»).
• Transport actiu secundari (cotransport): aprofita el gradient electroquímic prèviament generat per una bomba primària (com el fort gradient d'entrada de sodi) per arrossegar una altra substància en contra del seu gradient (per exemple, el transportador de sodi-glucosa).

Transport en massa i comunicació de membrana

Les macromolècules o partícules voluminoses que no poden creuar proteïnes transportadores es mouen mitjançant deformació de la membrana i formació de vesícules:

• Endocitosi: invaginació de la membrana plasmàtica per incorporar material extracel·lular dins de vesícules citoplasmàtiques (pinocitosi per a líquids i fagocitosi per a partícules sòlides).
• Exocitosi: fusió de vesícules intracel·lulars amb la membrana cel·lular per secretar o abocar continguts cap a l'espai extracel·lular (com l'alliberament de neurotransmissors a la fenedura sinàptica o la secreció d'enzims digestius).
• Motilitat i intercanvi de senyals: la flexibilitat del mosaic fluid permet el desplaçament cel·lular (per exemple, mitjançant cilis o deformacions ameboides en el torrent sanguini i teixit connectiu) i manté la distribució asimètrica de càrregues entre el medi intra i extracel·lular, fonamental per a la generació de senyals bioelèctrics.

Idees clau

• L'anatomia analitza l'estructura i forma de les parts corporals, mentre que la fisiologia estudia les seves funcions dinàmiques.
• El medi intern, concepte introduït per Claude Bernard, és el conjunt de fluids i condicions fisicoquímiques extracel·lulars que cal mantenir estables.
• La membrana cel·lular respon al model de mosaic fluid, format per una bicapa fosfolipídica amfipàtica que integra colesterol, proteïnes i carbohidrats.
• El transport passiu mou soluts a favor de gradient sense consum d'ATP (difusió simple i facilitada), mentre que el transport actiu mou substàncies en contra de gradient consumint energia.
• El transport vesicular (endocitosi i exocitosi) mobilitza partícules grans mitjançant la fusió i fissió controlada de segments de la membrana plasmàtica.

Posa a prova el que has après

1. Quin científic va introduir la noció de medi intern com a entorn que cal preservar? — Claude Bernard
2. Quina és una característica distintiva fonamental de les cèl·lules eucariotes respecte de les procariotes? — Nucli delimitat per membrana i orgànuls
3. Quin mecanisme transporta diòxid de carboni i oxigen a través de la membrana? — Difusió simple
4. Com s'anomena el procés de fusió vesicular per abocar substàncies cap a l'exterior cel·lular? — Exocitosi

Tema 1: Organització del cos i homeòstasi — Terminologia anatòmica i moviment

1. La posició anatòmica estàndard i regions corporals

En l'estudi de la morfologia humana, qualsevol descripció d'una estructura, trajectòria o relació espacial exigeix un punt de partida universal i immutable. Aquest conveni internacional és la posició anatòmica estàndard, la qual s'ha d'assumir sempre per defecte llevat que s'especifiqui expressament el contrari.

Secció completa amb Premium

Idees clau

• na aliqua ut enim ad minim veniam quis nostrud exercitation ullamco laboris nisi ut aliquip ex ea commodo consequat lorem ipsum dolor sit amet consectetur
• s nostrud exercitation ullamco laboris nisi ut aliquip ex ea commodo consequat lorem ipsum dolor sit amet consectetur adipiscing elit sed do eiusmod tempor i
• s nisi ut aliquip ex ea commodo consequat lorem ipsum dolor sit amet consectetur adipiscing elit sed do eiusmod tempor incididunt ut labore et dolore magna aliqua ut enim ad minim veniam quis nostrud exercitation ullamco laboris nisi u
• quat lorem ipsum dolor sit amet consectetur adipiscing elit sed do eiusmod tempor incididunt ut labore et dolore magna aliqua ut enim ad minim veniam q
• ctetur adipiscing elit sed do eiusmod tempor incididunt ut labore et dolore magna aliqua ut enim ad minim veniam quis nostrud exercitation ullamco laboris nisi ut a
• tempor incididunt ut labore et dolore magna aliqua ut enim ad minim veniam quis nostrud exercitation ullamco laboris nisi ut aliquip ex ea commodo

Tema 1: Organització del cos i homeòstasi — Cavitats corporals i regulació homeostàtica

Cavitats corporals i membranes seroses

L'organisme humà s'organitza en espais interns delimitats per estructures òssies, musculars i teixits connectius coneguts com a cavitats corporals. Aquests compartiments compleixen una doble funció fonamental: protegir els òrgans vitals davant de traumatismes mecànics i permetre canvis considerables en la forma i el volum dels òrgans interns (com les expansions pulmonars, els batecs cardíacs o les contraccions de l'estómac) sense danyar les estructures adjacents.

Secció completa amb Premium

Idees clau

• na aliqua ut enim ad minim veniam quis nostrud exercitation ullamco laboris nisi ut aliquip ex ea commodo consequat lorem ipsum dolor sit amet consectetur adipiscing eli
• s nostrud exercitation ullamco laboris nisi ut aliquip ex ea commodo consequat lorem ipsum dolor sit amet consectetur adipiscing elit sed do eiusmo
• s nisi ut aliquip ex ea commodo consequat lorem ipsum dolor sit amet consectetur adipiscing elit sed do eiusmod tempor inc
• quat lorem ipsum dolor sit amet consectetur adipiscing elit sed do eiusmod tempor incididunt ut labore et dolore magna aliqua ut enim ad minim veniam quis nostrud exercitation ullam
• ctetur adipiscing elit sed do eiusmod tempor incididunt ut labore et dolore magna aliqua ut enim ad minim veniam quis nostrud exercitatio