Anatomía Aplicada

Órganos, aparatos y sistemas

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Los organismos pluricelulares han evolucionado de organismos unicelulares. Este orígen tiene consecuencias en su organización: - Las células mantienen prácticamente todo su metabolismo - Han de ser abastecidas de nutrientes - Han de eliminarse sus residuos - Se han de trasportar hormonas para que se comuniquen Para ello tenemos órganos organizados en aparatos y sistemas

Órgano : Conjunto de tejidos que forman una estructura individualizada con una función biológica determinada  Órgano en wikipedia Aparatos y sistemas: Conjuntro de órganos que trabajan para realizar una función biológica concreta  Sistema en wikipedia

Resumen de aparatos y sistemas del ser humano Principales aparatos y sistemas del ser humano Aparato o sistema Funciones Principales órganos Digestivo Abastecer de agua y alimentos al organismo Boca, glándulas salivares, lengua, dientes, esófago, estómago, intestino, ano, hígado, páncreas. Respiratorio Abastecer de oxígeno al organismo Eliminar CO2 del metabolismo Fosas nasales, traquea, bronquios, pulmones Excretor Eliminar restos del metabolismo celular Regular cantidad de agua y sales Riñones, uréteres, vegiga urinaria, uretra Circulatorio Reparto de sustancias por el organismo  Corazón, venas, arterias, capilares, vasos linfáticos Reproductor Generar nuevosindiduos Ovarios, útero, vagina, placenta Testículos, vesícula seminal, pene, próstata. Nervioso Trasmisión rápida de información Ojo, oido, mucosa olfatoria, propioceptores Encéfalo, médula espinal, ganglios Endocrino Producción de hormonas de tipo general hipófisis, timo, suprarenales Locomotor Producción de movimientos Músculos(), huesos () Inmunitario Defensa frente a infecciones y tumores Médula ósea, timo, ganglios linfáticos  Tegumentario Protección del organismo Sensibilidad Piel Varios órganos tienen varias funciones en el mismo aparato o sistema o en aparatos y sistemas diferentes.  Aparatos y sistemas

Homeostasis El organismo tiene una serie de sistemas para mantener su estabilidad y las condiciones idóneas de funcionamiento Estos sistemas y procesos reciben el nombre de homeosatásicos. En estos sistemas intervinen los sistemans de información del organismo: nervioso y hormonal Ejemplos de sistemas homeostáticos - Homeotermia - Estabilidad de la concentración de nutrientes internos - Concentración de sales

Metabolismo

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Los seres vivos somos máquinas químicas. Obtenemos nuestros componentes y energía mediante reacciones químicas. Al conjunto de reacciones químicas de un ser vivo se le denominametabolismo. La inmensa mayoría de las reacciones químicas se producen en el interior de las células. Por eso es imprescindible conocer el metabolismo celular para comprender el metabolismo general de un individuo. Las reacciones metabólicas nos han de servir para conseguir los materiales de los que estamos hechos y energía para seguir viviendo.

Materiales Nuestras células necesitan compuestos químicos de diferente naturaleza Agua (70-90%) Sales minerales Compuestos orgánicos. La mayoría de los compuestos orgánicos son macromoléculas formadas por unión de moléculas de menor tamaño. Resumen de los compuestos químicos del organismo Compuesto    Función Inorgánicos   Agua H2O Disolvente Transporte Reactivo Sales Cl- Na+ K+ Ca++ Mg++ CO3-- PO4---....  Equilibrio eléctrico Mensajeros Formación de huesos Gases disueltos O2 . CO2 Respiración Orgánicos   Prótidos Proteínas Polímeros de aminoácidos Elementos funcionales: Enzimas Movimientos Receptores de estímulos Estructurales. Defensa Transporte Aminoácidos Moléculas de tamaño mediano con grupos amino y ácido Formación de péptidos y proteínas Glúcidos o Hidratos de carbono Polisacáridos Polímeros de monosacáridos Reserva de energía Elementos estructurales Monosacáridos Moléculas de tamaño mediano con varios grupos alcohol Obtención de energía Formación de polisacáridos Lípidos Moléculas orgánicas complejas Insolubles en agua Estructurales (membranas) :Fosfolípidos y colesterol Obtención de energía: Ácidos grasos Reserva de energía: Triglicéridos Hormonas : Esteroides Ácidos Nucléicos Polímeros de nucleótidos Información genética Otros Muy variables Variable  Ir a compuestos químicos de los seres vivos

Energía La energía en los seres vivos es necesaria para : Síntesis de compuestos orgánicos Las grandes moléculas que forman las células son ricas en energía química. Están formadas por moléculas menores a las que hay que proporcionar energía para conseguir su unión química Cada célula ha de fabricar sus propios polímeros, especialmente importantes desde el punto de vista energético son las proteínas y polisacáridos. Transporte de sustancias Las células han de trasportar sustancias por las membranas y dentro de la célula Las membranas dejan pasar solo moléculas de pequeño tamaño Movimientos Muchas células son móviles por orgánulos especializados (cilios y flagelos) , por contracciones (musculares y otras) o por crecimiento interior del citoesqueleto (microtúbulos) La energía en las células se obtiene y consume en forma de ATP Los procesos que producen ATP y consumen tiene un rendimineto de aproximadamente 40-50% el resto se pierde en forma de calor

Tipos de metabolismo Los humanos tomamos materia orgánica para: Sintetizar nuestros compuestos celulares y extracelulares Obtener energía Por tanto somos organismos heterótrofos La obtención de energía se hace habitualmente quemando la materia orgánica con oxígeno - Metabolismo aerobio - aunque en ocasiones puntuales puede no utilizarase el oxígeno - Metabolismo anaerobio Rutas metabólicas Conjunto de reacciones químicas celulares que trasforman unas moléculas en otras Anabolismo Conjunto de reacciones que va de moléculas sencillas a moléculas más complejas Consume energía pues las moléculas mayores tienen más enlaces ricos en energía Necesarias para: Sintetizar proteínas, lípidos de membrana.... Guardar reservas energéticas de glúcidos (glucógeno) y lípidos (triglicéridos) Catabolismo Conjunto de reacciones que va de moléculas complejas a moléculas más sencillas Produce energía pues se rompen enlaces ricos en energía La energía útil obtenida es siempre menor que la misma ruta anabólica. Necesarias para: Obtener energía para el anabolismo Obtener energía para el trasnporte Obtener energía para movimientos Destruir moléculas gastadas o degradadas Las rutas catabólicas rinden energía que se puede utilizar por las células No toda la energía química se utiliza. El rendimineto ronda el 50% No todos los compuestos rinden la misma energía en el metabolismo Grasas - 9,2 Kcal/g Glúcidos - 4,0 Kcal/g Aminoácidos - 5,4 Kcal/g

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Metabolismo celular Nuestras células han de tomar sustancias químicas para: Fabricar sus propios componentes celulares. Sobre todo proteínas y lípidos de membrana Obtener energía para el anabolismo, trasporte y movimiento Muchas veces la misma sustnacia química puede servir para energía o como elemento estructural Muchas moléculas pueden ser transformadas en otras moléculas útiles El organismo intenta mantener un ambiente estable e ideal para el mejor funcionamiednto de las células En el medio intercelular siempre están los compuestos que necesitan lsa células. Esencialmente agua, sales, glucosa, ácidos grasos, oxógeno, y aminoácidos Los diferentes tipos celulares tienen diferentes requerimientos Tratar de ver que necesitaría un fibroblasto, un adipocito, una neurona y una fibra muscular Ejemplos de nutrición de células Célula aerobia en crecimiento Obtiene del medio interno Glucosa Ácidos grasos Aminoácidos Oxígeno Parte de estos materiales los utiliza para fabricar sus proteínas y moléculas estructurales. Parte de estas moléculas las emplea para guardar reservas (glucógeno y triglicéridos) Quema algunos de los compuestos para obtener energía. Habitualmente glucosa y ácidos grasos Vierte el medio productos de desecho CO2 Compuestos nitrogenados Célula con metabolismo aerobio obteniendo energía de reservas. Por ejemplo una célula muscular realizando un esfuerzo. El aporte de glucosa externo es insuficiente y se toma glucosa de las reservas de glucógeno El aporte de oxígeno ha de aumentar para metabolizar la glucosa Célula con metabolismo anaerobio obteniendo energía de reservas y del medio intercelular. Por ejemplo una célula muscular realizando un esfuerzo rápido La glucosa se metaboliza a piruvato y ácido láctico El ácido láctico se exporta La reacción es muy rápida pero se obtiene poca energía

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Metabolismo a nivel del organismo Las células tiene su propio metabolismo pero han de intercambiar sustancias aunque no energía en forma de ATP

Requerimientos materiales y energéticos Los requerimientos de materiales y energía varían en diferentes tejidos y órganos Algunos órganos tienen un consumo importante y aproximadamente constante Sistema nervioso Tegumento Digestivo : Renovación y absorción de sustancias Excretor Otros tienen un consumo variable Músculos esqueléticos Corazón Glándulas : Mamarias, sudoríparas ...

Reservas Los tejidos pueden obtener materiales para su funcionamiento a partir de rerservas Algunas reservas se acumulan en el propio tejido Otras lo hacen en órganos o tejidos especializados Células musculares tienen un alto y discontinuo consumo de energía Almacenan glucógeno y gotas de lípidos La grasa es la mayor reserva de energía del organismo Se almacena principalmente en grasa subcutánea del tejido adiposo El azúcar sobrante de la digestión se almacena en forma de glucógeno en hígado El oxígeno es imprescindible para el metabolismo aerobio pero es difícil de acumular Lo hace algo el músculo en forma de mioglobina

Intercambio de sustancias entre órganos Determinados órganos exportan sustancias a otros que las acumulan, trasforman o consumen El órgano más importante del cuerpo en el mantenimiento de los niveles de nutrientes es el hígado La glucosa obtenida por el sistema digestivo se acumula en forma de glucógeno en hígado o músculo Los lípidos obtenidos por el sistema digestivos se acumulan en tejido adiposo El hígado exporta glucosa de sus reservas de glucógeno en caso de bajos niveles sanguíneos El hígado puede trasformar el exceso de glucosa en ácidos grasos El músculo en metabolismo anaerobio produce ácido láctico que es trasportado al hígado donde se obtiene glucosa a partir de él. Los niveles de metabolitos en el medio interno se mantienen aoroximadamente constantes gracias a diversas hormonas como la insulina y el glucagón que intervienen en los niveles de glucosa. Otras hormonas como la adrenalina aumentan los niveles de nutrientes energéticos para prepararnos en situaciones de estres El metabolismo normal de los nutrientes se modifica en casos de falta de alimentos. Primero se consumen las reservas de glucógeno en hígado Posteriormente se consumen los triglicéridos del tejido adiposo (la mayor reserva energética del organismo) Por último se consumen las proteínas

Necesidades energéticas del organismo Metabolismo basal Energía empleada en el mantenimiento de las funciones vitales básicas Habitualmente 60-75% del consumo energético Funcionamiento del sistema nervioso Mantenimineto del sistema circulatorio Renovación de tejidos: Epidermis, epitelio digestivo, células sanguíneas .... Mantenimiento de la temperatura corporal Efecto termógeno de la dieta Energía empleada para la digestión, absorción y metabolismo de los nutrientes 6 - 10% del consumo energético total Se produces desde minutos a horas tras la ingestión de alimento Sistema digestivo Hígado Actividad física Los músculos en actividad consumen gran cantidad de energía y fuerzan a otros órganos a trabajar más y consumir a su vez energía 15-30 % del consumo energético total habitual Puede suponer más en actividades muy exigentes energéticamente. Consumo de musculatura esquelética Consumo de músculo cardiaco Incremento de consumo del tegumento, hígado y otros órganos

Tipo de metabolismo energético según la intensidad de la demanda Los tejidos y órganos con demanda constante de energía recurren al metabolismo aerobio de glucosa y ácidos grasos. Determinados órganos prefieren la glucosa (cerebro) mientras que otros metabolizan preferentemente ácidos grasos (músculo cardiaco). La mayoría puede variar el tipo de consumo dependiendo de la abundancia de glucosa o ácidos grasos Los tejidos con demanda fluctuante, especialmente el músculo esquelético y en menor medida cerebro y otros órganos, pueden tener diferentes tipos de metabolismo energético según las necesidades. Con un funcionamineto habitual tienen un metabolismo aerobio con consumo de glucosa o ácidos grasos En fuertes demandas utilizan otros tipos de metabolismo basados en reservas energéticas de rápida movilización aunque el rendimiento sea menor y deban ser posteriormente repuestas La secuencia general es como sigue: ATP celular Se consume en pocos segundos Fosfocreatina Es capaz de trasferir energía al ATP Se cunsume en unos 2 a 7 segundos en ejercicio intenso y unos 15 segundos en moderado. Se recupera en unos 3 minutos de metabolismo aeróbico Metabolismo anaeróbico de la glucosa. Ruta metabólica rápida pero con poca obtención de energía Se consume en 3-5 min en ejercicios moderados. Produce como residuo ácido láctico que ha de ser reconvertido en glucosa en hígado Es habitual en los ejercicios musculares rápidos Metabolismo aeróbico . Es el que más energía produce pero es lento y requiere oxígeno además de Glucosa, Ácidos grasos o Aminoácidos En condiciones normales se metaboliza primero la glucosa del glucógeno de la células y del medio extracelular con los aportes de oxígeno de mioglobina y medio intercelular Posteriormente se consumen ácidos grasos del medio y reservas celulares Sólo excepcionalmente se consumen aminoácidos de manera importante. Obtención de energía celular ante demandas crecientes  Fuente Tiempo Fuente Reservas Residuo Energía producida Regeneración Moderado Intenso lugar tiempo ATP  4 s  1 s - Célula Muy escasas - Nada Se consumen reservas En la célula  Depende de la fuente Fosfocreatina 15 s 2 - 7 s - Células musculares Escasas Creatina Nada Se consumen reservas En la célula 3 min Metabolismo anaerobio 3 - 5 min  1 min Glucosa Glucógeno muscular Ácido láctico Escasa (2ATP por Glu) Lactato se regenera en hígado Metabolismo aerobio Indefinido horas Glucosa Glucógeno muscularGlucógeno hepático CO2 y H2O Alta (24 ATP por glu)  Dieta o conversión de unas moléculas en otras Ácidos grasos Tejido adiposos. Triglicéridos músculo CO2 y H2O Muy alta Aminoácidos Células CO2 . H2O y compuestos nitrogenados Alta

Reservas energéticas en el organismo humano Fuente Cantidad (g) Total Kcal Distancia recorrida corriendo     ATP  1 10 m Reserva celular. No viaja de unas células a otras Fosfocreatina  4 50 m Hidratos de carbono Glucosa  en fluidos corporales 20 90 5 km Fácilmente metabolizable Glucógenohepático 125 500 30 km Glucógenomuscular  250 1.000 60 km Lípidos A. grasos y triglicéridos plasmáticos 10 100 6 Km Principal reserva energética Grasa en músculo 170 1.600 95 Km Grasa en tej. adiposos 7.000 64.000 3.900 Km Proteínas Proteínas en músculo 7.000 38.000 2.200 Km No se utilizan salvo circunstancias excepcionales