Anatomia umana parte 1

Anatomia umana parte 1: introduzione

L'anatomia si occupa dello studio delle strutture esterne ed interne del corpo umano e dei rapporti esistenti tra le varie parti che lo compongono. L'anatomia è strettamente collegata alla fisiologia, scienza che invece si occupa del funzionamento dell'organismo.

Livelli di organizzazione del corpo umano

• Cellule → Citologia
• Tessuti → Istologia
• Organi ed apparati → Anatomia
• Organismi

Posizione anatomica o convenzionale

• Stazione eretta
• Braccia lungo il busto
• Mani in supinazione
• Sguardo rivolto in avanti
• Piedi rivolti in avanti

Il corpo umano è suddivisibile mediante dei piani di sezione, i quali possono essere di 3 tipi:

• Frontale: divide il corpo in una parte anteriore ed una posteriore
• Trasverso: divide il corpo in una parte superiore ed una inferiore
• Longitudinale: divide il corpo in una parte destra ed una sinistra; l'asse longitudinale divide il corpo in due emilati simmetrici tra loro, evidenziando la simmetria bilaterale.

Il corpo umano non è una struttura solida come può sembrare; esso infatti è formato da numerose cavità, che si formano durante lo sviluppo embrionale:

• Cavità ventrale o celoma: contiene la cavità toracica e la cavità addominopelvica. La prima protegge gli organi della cavità toracica e ne permette il movimento; essa contiene la cavità pleurica di destra e di sinistra, contenenti rispettivamente il polmone destro e il sinistro ed il mediastino, il quale contiene la cavità pericardica nella quale troviamo il cuore.
• La cavità addominopelvica invece contiene la cavità addominale e la cavità pelvica. La prima contiene molti organi e ghiandole dell'apparato digerente; la seconda contiene gli organi riproduttori, la vescica urinaria, l'ultimo tratto del canale alimentare.

La cavità addominopelvica, può essere suddivisa in 4 quadranti:

1. QSD: contiene il lobo destro del fegato, la regione pilorica dello stomaco e parte del piccolo e grosso intestino.
2. QSS: contiene il lobo sinistro del fegato, la restante parte dello stomaco e parte del piccolo e grosso intestino.
3. QID: contiene circa metà dell'intestino tenue ed una piccola parte del grosso intestino, parte della vescica urinaria, l'appendice vermiforme e gli organi riproduttori.
4. QIS: contiene l'altra metà del piccolo intestino, l'ultimo tratto del colon, parte della vescica urinaria e gli organi riproduttori.

Essa può essere ulteriormente divisa nelle seguenti zone: da destra a sinistra: ipocondrio di destra, epigastrio, ipocondrio di sinistra; più in basso, sempre da destra a sinistra, lombare di destra, regione ombelicale e lombare di sinistra; infine, iliaca di destra, ipogastrio ed iliaca di sinistra.

La cavità dorsale invece, contiene la cavità cranica e quella spinale; la prima avvolge e protegge il SNC; la seconda invece contiene il midollo spinale, che attraversa l'intero rachide, passando attraverso i fori intervertebrali.

Omeostasi

L'omeostasi è una condizione di equilibrio interno dell'organismo, che però non deve essere considerata come qualcosa di fisso ed immutabile, ma di relativamente stabile. Se osserviamo infatti il grafico dell'omeostasi glicemica, ci accorgiamo che il valore varia in un intervallo che va da 80 a 125, ma l'importante è non andare oltre questi valori limite, né troppo in alto, né troppo in basso.

L'omeostasi viene controllata mediante dei meccanismi a feedback, che possono essere di 2 tipi, negativo e positivo. I meccanismi di controllo a feedback sono formati da 4 elementi di base:

• Sensore
• Centro di controllo
• Effettore
• Feedback

I sistemi di controllo a feedback negativo consistono nel fornire una risposta contraria al cambiamento in atto nell'organismo; i meccanismi a feedback positivo invece tendono a sostenere ed alimentare il cambiamento in atto; un classico esempio di feedback positivo è rappresentato dalla produzione dell'ormone ossitocina (OT) da parte dell'ipofisi, per stimolare contrazioni sempre più forti nelle pareti muscolari del canale vaginale, per facilitare il parto. L'ossitocina viene utilizzata anche a scopo terapeutico per stimolare il travaglio.

Esiste un altro sistema detto feed-forward, che consiste nell'anticipazione di uno stimolo prima ancora che esso si presenti realmente; si pensi ad esempio alla produzione di succhi gastrici nello stomaco durante la masticazione, prima ancora che il bolo alimentare vi giunga all'interno.

Meccanismi patologici di base

• Meccanismi genetici: geni alterati o modificati potrebbero provocare la produzione di proteine anomale che spesso non adempiono alla loro giusta funzione.
• Organismi patogeni esterni: prioni e virus. Gli organismi patogeni sono degli organismi esterni che si insediano nel nostro organismo provocando l'insorgenza di determinate patologie; i prioni sono delle proteine che trasformano le normali proteine del sistema nervoso in proteine anomale, causando così una perdita di funzione del sistema nervoso stesso. I virus sono invece dei parassiti, i quali vengono considerati comunque degli esseri viventi, infatti sopravvivono all'interno delle cellule eucaristiche, le quali espleteranno per loro tutte le funzioni vitali, compresa la riproduzione; essi sopravvivono nelle cellule mediante due principali modalità:
• Ciclo litico
• Ciclo lisogeno
• Batteri
• Funghi
• Agenti chimici e fisici
• Malnutrizione
• Tumori e cancro (Neoplasia: comparsa e sviluppo di cellule anomale, che possono provocare tumori, di tipo benigno o maligno, ossia il cancro)
• Autoimmunità
• Infiammazione
• Degenerazione

Principali cause di insorgenza di una patologia

• Età
• Fattori ambientali
• Stile di vita
• Stress
• Fattori genetici
• Condizioni pre-esistenti
• Microrganismi

L'eziologia studia la causa di insorgenza delle malattie; una patologia può presentare segni e sintomi; i primi sono visibili da tutti, i secondi invece sono percepibili solamente dal paziente. Una patologia i cui segni e sintomi si presentano rapidamente ed hanno un decorso altrettanto veloce, viene detta acuta. Al contrario, se i sintomi ed i segni si manifestano lentamente e persistono per diverso tempo, la malattia si dice cronica.

Citologia

La cellula è la più piccola parte di un organismo, capace di espletare tutte le funzioni fisiologiche dell'organismo stesso (motilità, riproduzione, metabolismo, adattamento all'ambiente). Secondo la teoria cellulare, la cellula è l'unità fondamentale fisiologica e strutturale di tutti gli organismi viventi; tutti gli organismi viventi sono formati da cellule, le quali derivano tutte da cellule preesistenti. La teoria cellulare implica 3 conseguenze fondamentali:

• L'origine della vita sulla terra è stata contrassegnata dalla comparsa della prima cellula
• Tutte le cellule derivano da rapporti e/o fusioni tra altre cellule
• I meccanismi che regolano il funzionamento di una cellula, sono simili a quelli che regolano tutte le cellule di un organismo.

Le cellule devono avere piccole dimensioni, per permettere un trasporto più rapido e facile delle sostanze al loro interno. Esse inoltre devono essere caratterizzate da un buon rapporto tra volume e superficie. Il volume delimita l'entità di attività chimica espletata dalla cellula per unità di tempo. La superficie invece indica la quantità di sostanza che la cellula può introdurre al suo interno per endocitosi e di conseguenza anche la quantità totale di sostanza che può espellere al suo esterno per esocitosi. Le cellule non sono visibili ad occhio nudo, per questo vengono utilizzate delle tecniche di microscopia, ossia microscopio ottico ed elettronico. Il primo utilizza lenti di vetro e luce per ottenere un immagine ingrandita fino a 1000 volte rispetto all'occhio; tale microscopio ci permette di individuare dimensioni e forma cellulare e, se trattate chimicamente con appositi coloranti, anche le strutture cellulari interne. Il secondo invece sfrutta degli elettromagneti per focalizzare un fascio di elettroni e lenti di vetro per focalizzare un raggio di luce, per ottenere un'immagine ingrandita fino ad 1.000.000 di volte rispetto all'occhio e permette di eseguire un'analisi accurata delle strutture interne cellulari.

Unità di misura usate in biologia

• Centimetro (cm) = 1/100 di m
• Millimetro (mm) = 1/1000 di m
• Micrometro = 1/1000 di mm
• Nanometro (nm) = 1/1000 di micrometro
• Angstrom (A) = 1/10000 di micrometro

Gli studiosi dividono gli organismi viventi in 3 grandi domini:

• Archea
• Bacteria
• Eukarya

Gli archei ed i batteri fanno parte dei procarioti, mentre gli Eukarya degli eucarioti. In questo quadro possiamo distinguere due tipi di organismi, quelli autotrofi e quelli eterotrofi. I primi si auto-alimentano, i secondi invece si nutrono da qualcos'altro.

Le cellule possono essere divise in 2 grandi gruppi:

• Procariote
• Eucariote, che possono essere animali o vegetali

I primi organismi che apparirono sulla terra erano molto probabilmente procarioti unicellulari. Le cellule procariote sono più piccole e meno evolute rispetto a quelle eucariote. Le cellule procariote possiedono una membrana citoplasmatica, che regola il traffico di materiali verso l'interno e l'esterno cellulare; non possiedono un nucleo ben definito ed il materiale genetico (DNA) è contenuto in una regione della nucleoide; il citoplasma infine è formato dal citosol (soluzione acquosa formata da ioni e molecole solubili) e da ribosomi (complessi di RNA e proteine, siti della sintesi proteica).

L'evoluzione procariotica, ha portato alla formazione di:

• Parete cellulare: struttura semirigida esterna alla membrana citoplasmatica, che funge da barriera contro le infezioni.
• Membrana interna: in alcuni batteri fotosintetici, la membrana citoplasmatica si ripiega verso l'interno formando un sistema di membrane che contengono i complessi necessari per la fotosintesi. La fotosintesi è un processo che consiste nella trasformazione dell'energia della luce solare in una forma di energia utilizzabile dalla pianta; l'energia della luce solare viene immagazzinata in glucosio, principale prodotto della fotosintesi.
• Flagelli e pili: i flagelli sono responsabili (con le loro code) del movimento dei procarioti; i pili invece aiutano i batteri ad unirsi per scambiarsi materiale genetico.
• Citoscheletro: struttura elicoidale filamentosa che si trova all'interno della cellula, al di sotto della membrana citoplasmatica.

Come le cellule procariote, anche quelle eucariote possiedono membrana citoplasmatica, citosol e ribosomi, ma in più, il citoplasma è ricco di organelli cellulari. Secondo la teoria endosimbiontica, le cellule eucariote si sono sviluppate a partire da procarioti. Si pensa infatti che dei procarioti piccoli furono inglobati per fagocitosi, ma senza essere digeriti, da dei procarioti più grandi, traendone così vantaggi evoluzionistici.

Organelle delle cellule eucariote

Nucleo: il nucleo è l'organello citoplasmatico più grande e si trova al centro della cellula. Il nucleo è circondato da due membrane che formano l'involucro nucleare, forato a livello dei pori nucleari, che mettono in comunicazione l'interno del nucleo con il citoplasma cellulare. Il nucleo contiene l'informazione genetica (DNA) ed è il sito della replicazione dell'informazione genetica e del controllo dell'attività genetica cellulare.

Nel nucleo il DNA si associa a proteine per formare un complesso fibroso detto cromatina. Prima della divisione cellulare, la cromatina si condensa per formare delle strutture più complesse dette cromosomi. La cromatina è circondata dal nucleoplasma, all'interno del quale vi è una rete di proteine detta matrice nucleare, che organizza la cromatina. Alla periferia del nucleo, la cromatina è collegata ad un reticolo proteico, detto lamina nucleare, formato appunto da proteine dette lamine.

Ribosomi: i ribosomi sono dei complessi di RNA e proteine e sono i siti della sintesi proteica; essi quindi sintetizzano proteine sotto la direzione degli acidi nucleici.

Sistema endomembranoso: è formato dal reticolo endoplasmatico e dall'apparato di Golgi. Il reticolo endoplasmatico consiste in un sistema di membrane interconnesse che attraversano tutto il citoplasma cellulare. Il reticolo endoplasmatico può essere rugoso (RER) o liscio (SER). Il reticolo endoplasmatico rugoso segrega alcune proteine appena sintetizzate rispetto al citoplasma e le trasporta in altri punti della cellula. Il reticolo endoplasmatico liscio (SER), riceve e modifica chimicamente le proteine sintetizzate nel RER. Il SER inoltre svolge 3 funzioni:

• Idrolisi del glicogeno nelle cellule animali
• Sito di sintesi dei lipidi e degli steroidi
• Modifica chimicamente piccole molecole assunte dalla cellula come farmaci o pesticidi

Apparato di Golgi: (che deve il nome al suo scopritore Camillo Golgi) è invece formato da dittiosomi, formati a loro volta da una serie di cisterne dette sacculi appiattiti, impilati come dei piattini. L'apparato di golgi riceve le proteine dal reticolo endoplasmatico, ne effettua una cernita, le impacchetta e le invia a destinazione. L'apparato di Golgi è anche il sito di sintesi dei lisosomi, degli organuli coinvolti nella digestione intracellulare o lisosomiale, in quanto trasportano enzimi digestivi necessari per idrolizzare i nutrienti (macromolecole) assunti dalla cellula per fagocitosi. Il fagosoma quindi è un organulo che si forma in seguito alla fagocitosi. Il fagosoma si lega ad un lisosoma primario per formare un lisosoma secondario.

Citoscheletro: nelle cellule eucariote vi è un insieme di fibre lunghe e sottili che complessivamente prendono il nome di citoscheletro, il quale svolge le seguenti funzioni:

• Sostiene la cellula e ne determina la forma
• Interagisce nel mantenimento della cellula nella sua posizione
• Provvede ai vari tipi di movimento cellulare
• Alcune fibre del citoscheletro fungono da binari per le proteine motrici che trasportano gli organelli in diverse parti della cellula

Il citoscheletro è organizzato in microfilamenti, microtubuli e filamenti intermedi. I microfilamenti sono organizzati in fasci o reti e svolgono 2 funzioni:

• Stabilizzano la struttura cellulare
• Contribuiscono ai vari tipi di movimento della cellula o di parti di essa

I microtubuli sono presenti in 50 varianti e svolgono 2 funzioni:

• Stabilizzano la struttura cellulare
• Resistono alla tensione

I filamenti intermedi invece si assemblano a partire da molecole di tubulina, un dimero, formato da alpha e beta tubulina e svolgono due funzioni:

• Agiscono da impalcatura per le proteine motrici, lungo la quale possono muoversi per spostare i vari organelli cellulari
• In alcune cellule formano un rigido scheletro interno

Altri organelli e strutture cellulari

• Perossisomi: si occupano della raccolta di perossidi tossici.
• Gliossisomi: solo nei vegetali, sono i siti in cui i lipidi vengono convertiti in carboidrati ed inviati alle cellule in accrescimento.
• Vacuoli: nelle piante svolgono funzioni di stoccaggio, struttura, riproduzione e digestione. Vi sono altri tipi di vacuoli, ossia quelli alimentari e quelli contrattili, che eliminano l'acqua in eccesso nella cellula.

Nelle cellule eucariote vegetali, troviamo:

• Cloroplasti: contengono il pigmento verde e sono i siti della fotosintesi.
• Cromoplasti: contengono i pigmenti rossi, gialli o verdi che danno il colore ai fiori.
• Leucoplasti: sono depositi di stoccaggio di amido e lipidi.

Ciglia e flagelli: le ciglia sono più corte dei flagelli e si muovono in una direzione per poi flettersi nella direzione opposta; i flagelli invece sono più lunghi delle ciglia e si propagano dall'estremità di un flagello all'altra. In generale le ciglia e i flagelli sono delle estroflessioni citoplasmatiche che con la loro attività possono esercitare una spinta o una trazione, consentendo alla cellula di muoversi. Alla base di tutte le ciglia e flagelli vi è il corpo basale, formato da 9 doppietti di microtubuli, ad ognuno dei quali si aggiunge un microtubulo, formando quindi 3 gruppi di 3 microtubuli ciascuno. I centrioli invece sono quasi identici ai corpi basali e sono coinvolti nella formazione del fuso mitotico, al quale si agganciano i cromosomi durante i processi di divisione cellulare.

La parete cellulare è una struttura semirigida esterna alla membrana cellulare che funge da barriera contro le infezioni e svolge tre funzioni importanti:

• Fornisce supporto alla cellula e ne limita il volume
• Agisce come barriera alle infezioni
• Contribuisce a dare la forma alla pianta, crescendo man mano che le cellule vegetali si espandono

Il citoplasma delle cellule adiacenti è collegato mediante dei canali detti plasmodesmi, attraverso i quali vengono diffusi ioni, acqua, molecole ed RNA.

La matrice extracellulare è formata da proteine come collagene e proteoglicani (glicosamminoglicani + proteine della matrice extracellulare); le sue funzioni sono le seguenti:

• Mantiene unite le cellule nei tessuti
• Contribuisce alle proprietà fisiche della cartilagine, della pelle e di altri tessuti
• Partecipa alla segnalazione chimica tra cellule
• Contribuisce ad orientare i movimenti cellulari durante lo sviluppo embrionale e la riparazione dei tessuti
• Aiuta a filtrare i materiali che passano tra i diversi tessuti

Le cellule utilizzano l'energia per sintetizzare i materiali necessari per l'attività di crescita o di movimento. Nella cellula vegetale ad esempio, grazie ai cloroplasti, si compie la fotosintesi clorofilliana, grazie a cui l'energia solare viene immagazzinata in glucosio (C₆H₁₂O₆). Nelle cellule animali invece, nei mitocondri, si ha la formazione di un complesso energetico detto ATP, necessario per la liberazione di CO₂ ed H₂O.

Mitocondri: sono degli organelli cellulari aventi forma bacillare; essi possiedono una membrana esterna con funzione protettiva, separata da una membrana interna dallo spazio intermembrana. La membrana interna presenta delle estroflessioni dette creste mitocondriali, che contengono la matrice mitocondriale, la quale contiene ribosomi e DNA.