Appunti completi di Anatomia e citologia umana

Citologia e anatomia umana

Cenni di nomenclatura anatomica

L'anatomia umana è lo studio della struttura e della morfologia del corpo e delle sue parti e dei rapporti tra di esse. La fisiologia, invece, è la scienza delle funzioni dell'organismo, cioè di come le diverse parti del corpo lavorano. Poiché la funzione non può essere separata dalla struttura, quest'ultima riflette spesso la sua funzione (es. le ossa del cranio sono molto legate tra loro per proteggere l'encefalo, oppure la forma del padiglione esterno dell'orecchio che indirizza e convoglia facilmente le onde sonore).

Anatomia microscopica

Si occupa dello studio delle strutture visibili solo al microscopio. Essa si suddivide in vari rami a seconda del livello di grandezza di cosa si studia; la citologia analizza la struttura interna di una cellula, l'istologia esamina i tessuti (che sono gli insiemi di cellule specializzate che cooperano tra di loro per svolgere specifiche funzioni). A loro volta i tessuti combinandosi tra loro formano gli apparati.

Anatomia macroscopica

Si occupa di strutture abbastanza grandi da poter essere viste a occhio nudo. Anch'essa si divide in: anatomia di superficie, che si occupa dello studio della struttura generale, o morfologia, l'anatomia regionale, che studia le caratteristiche interne ed esterne di una data area del corpo umano, l'anatomia sistemica, che studia le strutture dei principali apparati e sistemi. Questi ultimi sono un insieme di organi la cui funzione si integra a produrre effetti coordinati. Tuttavia, non sono sinonimi:

• Il sistema è un insieme di organi morfologicamente e funzionalmente omogenei e con la stessa derivazione embriologica.
• L'apparato è un insieme di organi morfologicamente e funzionalmente diversi e con diversa derivazione embriologica.

Livelli di organizzazione

Sono principalmente 6:

1. Livello chimico: il corpo umano è costituito da oltre una dozzina di diversi elementi chimici. Quattro di questi, idrogeno, ossigeno, carbonio, azoto, costituiscono il 99% di tutti gli atomi. Altri importanti sono calcio e fosforo.
2. Livello cellulare: le molecole possono combinarsi tra loro formando le cellule, che costituiscono le unità strutturali e funzionali fondamentali di un organismo.
3. Livello tessutale: comprende i tessuti, costituiti da gruppi di cellule. Ne esistono 4 fondamentali: epiteliale, connettivo, muscolare e nervoso.
4. Livello degli organi: più tessuti di tipologie differenti si uniscono tra loro formando gli organi.
5. Livello dei sistemi: costituito da organi collegati tra loro con funzione comune.
6. Livello dell'organismo: livello più complesso. Tutte le parti del corpo umano con le loro funzioni vanno a formare l'organismo.

Posizione anatomica

Nessun apparato, tranne la cute, può essere visto dalla superficie. Le descrizioni di una regione o di una parte del corpo umano, si basano sul presupposto che esso si trovi in una specifica posizione; in piedi, con le gambe unite, i piedi sono appoggiati sul pavimento, le mani sono poste lungo i fianchi con i palmi rivolti in avanti.

Il corpo umano è suddiviso in alcune regioni principali:

• La testa, che comprende cranio e faccia. Il cranio a sua volta racchiude e protegge l'encefalo, mentre la faccia è la porzione anteriore della testa che comprende occhi, naso, bocca, fronte, guance e mento.
• Il collo sostiene la testa e la collega al tronco.
• Il tronco comprende il torace, l'addome e la pelvi.
• Gli arti superiori sono collegati al tronco. Sono costituiti da spalla, braccia, avambraccio e mano.
• Gli arti inferiori comprendono anca, coscia, gamba e piede.

È anche possibile studiare le strutture interne del corpo, sezionando l'organismo in diversi modi:

• Piano trasversale che forma un angolo retto con l'asse longitudinale, dividendo l'organismo in sezione superiore e inferiore.
• Piano frontale o coronale, che è perpendicolare all'asse longitudinale del corpo, dividendolo in parte anteriore e posteriore.
• Piano sagittale, parallelo all'asse longitudinale del corpo, lo divide in un lato destro e sinistro.
• Sezione sagittale mediana, passa lungo la linea mediana e divide il corpo in una parte sinistra e destra uguali.

Termini di posizione, regionali e direzionali

Le cavità corporee

Visto in sezione, il corpo umano non è un oggetto solido e molti organi si trovano sospesi in camere interne, le cavità, le quali proteggono, separano e danno supporto agli organi.

La cavità ventrale, che fornisce protezione, permette il movimento degli organi e ne previene l'attrito, è separata dal diaframma in cavità toracica e cavità addominopelvica.

• Cavità toracica, circondata da torace e diaframma, è suddivisa in cavità pleurica destra (circonda il polmone destro), mediastino (la trachea, l'esofago, il timo e i grossi vasi in ingresso e uscita del cuore, ma anche la cavità pericardica che circonda il cuore) e cavità pleurica sinistra.
• Cavità addominopelvica, contiene la cavità peritoneale e include la cavità addominale (contiene ghiandole digestive e organi) e la cavità pelvica (contiene la vescica, gli organi genitali, l'ultima porzione dell'intestino crasso).

Membrana sierosa

I visceri posti all'interno delle cavità toracica e addominopelvica, le pareti del torace e dell'addome sono rivestiti dalla membrana sierosa. Essa è composta da due foglietti sovrapposti molto sottili in grado di scorrere reciprocamente, ossia il foglietto parietale, formato da un sottile epitelio e che segue l'andamento delle pareti della cavità, e il foglietto viscerale che aderisce ai visceri. I due foglietti in continuità tra loro formano la cavità sierosa. Al suo interno troviamo il liquido sieroso, lubrificante, che permette ai visceri di scivolare durante i movimenti, riducendo gli attriti.

• Cavità pleurica: La membrana sierosa nelle cavità pleuriche è detta pleura; la pleura viscerale aderisce alle superfici dei polmoni, quella parietale aderisce alle pareti del torace.
• Cavità pericardica: La membrana sierosa che avvolge la cavità pericardica è detta pericardio, suddiviso in pericardio viscerale, aderente al cuore, e pericardio parietale, aderente al mediastino.
• Cavità peritoneale: Infine, la membrana sierosa della cavità addominale è il peritoneo. Esso è diviso in peritoneo viscerale, che riveste i visceri addominali, e il peritoneo parietale, che riveste la parete addominale. La maggior parte degli organi all'interno della cavità peritoneale sono detti organi intraperitoneali, es. stomaco e il fegato. Altri organi che si trovano tra il peritoneo parietale e la parete posteriore dell'addome, definiti retro-peritoneali, come il rene, le ghiandole surrenali e il pancreas.

Regioni e quadranti addominopelvici

Per descrivere la corretta posizione degli organi dell'addome e della pelvi, gli anatomisti sfruttano due metodi di suddivisione:

1. Consiste nel tracciare due linee orizzontali e due verticali perpendicolari che suddividono la regione in 9 zone; le 9 regioni sono l'ipocondriaca di destra, l'epigastrica, la ipocondriaca di sinistra, la lombare destra, l'ombelicale, la lombare sinistra, la iliaca destra, la ipogastrica e la iliaca sinistra.
2. Consiste nel tracciare una linea orizzontale e una linea verticale che si intersecano a livello dell'ombelico, formando 4 quadranti.

Citologia e anatomia umana

Nel corpo umano esistono due tipi di cellule:

1. Cellule sessuali, o germinali, o riproduttive, rappresentate dagli spermatozoi maschili e dagli ovociti femminili.
2. Cellule somatiche, che includono tutte le altre cellule del corpo.

La citologia è appunto lo studio delle cellule e delle loro funzioni. Il primo scienziato a studiarle fu nel 1665 Robert Hooke con un microscopio rudimentale. Egli osservò la superficie del sughero e notò che era costituito da migliaia di cellette vuote, le cellule appunto. Ad oggi i due metodi per studiare la struttura cellulare e tissutale sono la microscopia ottica e la microscopia elettronica. La prima può fornire immagini di strutture cellulari ingrandite, mostrando dettagli fino a 0,5 micron e permettendo così di distinguere le varie cellule. Il microscopio elettronico, diviso in quello a trasmissione e a scansione. Il microscopio elettronico a trasmissione osserva sezioni ultrasottili, attraversate da un fascio di elettroni. È in grado di mostrare anche particolari strutturali della membrana e delle cellule. Invece nel MES gli elettroni rimbalzano sulla superficie, producendo un'immagine tridimensionale delle strutture.

La cellula

Esistono circa 200 differenti tipologie di cellule nell’organismo. La maggior parte delle cellule somatiche si presenta così:

Per facilitare lo studio la cellula può essere divisa in 3 parti principali:

1. Membrana plasmatica: costituisce la superficie esterna della cellula, separando ambiente interno ed esterno. Si tratta di una barriera selettiva che regola il flusso di materiale in entrata e in uscita.
2. Citoplasma: consiste di tutti i componenti cellulari che si localizzano tra la membrana plasmatica e il nucleo. A sua volta si divide in:
• Citosol: la componente fluida del citoplasma, contiene acqua, soluti disciolti e particelle in sospensione.
• Organuli: ciascuno di essi possiede una forma caratteristica e una specifica funzione.
3. Nucleo: terza parte fondamentale della cellula, considerato come un unico grande organulo. In esso è contenuta la maggior parte del DNA.

La membrana plasmatica

Costituisce il limite esterno della cellula, è una barriera selettiva, sensibile e robusta. È molto sottile. Ha una struttura complessa che comprende fosfolipidi, glicolipidi, colesterolo e proteine. Viene anche definita doppio strato fosfolipidico, in quanto i fosfolipidi che la compongono formano due strati distinti; in ogni strato le molecole di fosfolipidi (circa il 70% dei lipidi di membrana), sono disposti in modo tale che le teste idrofiliche si trovino in superficie, mentre le code idrofobiche si trovano verso l'interno. Per cui le sostanze idrosolubili e gli ioni non possono attraversare la componente lipidica della membrana; ciò rende la membrana molto efficiente nell'isolare il citoplasma dall’ambiente esterno. Circa il 20% dei lipidi di membrana sono costituiti dal colesterolo, mentre i glicolipidi rappresentano il 5%. Questi ultimi sono lipidi con un gruppo carboidrato legato.

Le proteine

Le proteine si dividono in integrali e periferiche:

1. Proteine integrali: sono immerse nella membrana e la attraversano da parte a parte, occupandone l’intero spessore. Rimangono saldamente attaccate allo strato fosfolipidico.
2. Proteine periferiche: possono essere attaccate o alla superficie interna o a quella esterna, legandosi o ai lipidi o alle proteine integrali. Non sono quindi inserite stabilmente nella membrana.

Le funzioni della membrana quindi sono:

• Isolamento fisico: è una barriera in grado di dividere la cellula dal circostante fluido extracellulare.
• Regolazione degli scambi con ambiente: controlla l’entrata di ioni e di sostanze nutritizie, elimina le sostanze di rifiuto e controlla il rilascio di prodotti di secrezione.
• Sensibilità: la membrana contiene un gran numero di recettori, le proteine integrali, che permettono alla cellula di riconoscere determinate molecole, rispondendo a determinati stimoli.
• Supporto strutturale: tra membrane cellulari possono instaurarsi delle connessioni strutturali che conferiscono stabilità al tessuto.

La permeabilità della membrana

È una proprietà che determina l’efficienza della barriera. Maggiore è la permeabilità, più facilmente le sostanze riescono ad attraversare la membrana. Se la membrana non può essere attraversata da nessuna sostanza o molecola è detta impermeabile. Se qualunque sostanza può attraversarla senza ostacolo la membrana è detta liberamente permeabile. Le membrane cellulari sono invece selettivamente permeabili perché permette il passaggio solo di alcune sostanze:

• La porzione lipidica è permeabile a O₂, CO₂, e steroidi. È impermeabile a ioni, molecole cariche e H₂O.
• I canali ionici e trasportatori (proteine integrali) aiutano una specifica molecola o ione ad attraversare la membrana. Aumentano la permeabilità della membrana. Sono estremamente selettivi.
• Le macromolecole (proteine) attraversano la membrana tramite endocitosi ed esocitosi.

Le proteine integrali

Mentre da una cellula all’altra i lipidi delle membrane variano poco, le membrane di cellule diverse presentano diverse proteine che determinano molte delle funzioni della membrana. Per esempio:

• Formano canali ionici attraverso cui ioni specifici possono fluire in entrata o uscita dalla cellula (es. sodio e potassio).
• Funzionano da trasportatori spostando selettivamente una sostanza polare o uno ione da un lato all’altro della membrana.
• Sono recettori che funzionano come siti cellulari di riconoscimento (il ligando).
• Sono enzimi che catalizzano reazioni chimiche specifiche.
• Funzionano come connettori che si ancorano alla membrana plasmatica di cellule adiacenti. Questa funzione la possono svolgere anche le proteine periferiche.

Trasporto attraverso membrana

Il fluido presente all’interno delle cellule si chiama citosol o liquido intracellulare, mentre quello all’esterno è chiamato extracellulare. Il liquido extracellulare è diviso in plasma o linfa o liquido interstiziale. Il plasma si trova all’interno dei vasi sanguigni, mentre la linfa è nei vasi linfatici. Il liquido interstiziale è quel liquido che riempie gli spazi microscopici tra le cellule adiacenti di un tessuto.

Esistono due modi per descrivere i modi in cui le sostanze attraversano le membrane:

1. Classificazione del movimento della molecola in base al suo fabbisogno energetico. I processi di trasporto possono essere classificati come attivi o passivi a seconda che richiedano o meno energia. Nel trasporto passivo ioni o molecole attraversano la membrana senza nessun dispendio energetico da parte della cellula, secondo il proprio gradiente di concentrazione o secondo il gradiente elettrico se parliamo di uno ione. Usa unicamente la sua energia cinetica. I trasporti attivi invece, richiedono un dispendio di energia, generalmente di adenosina-tri-fosfato (ATP). Una sostanza o molecola attraversa la membrana contro il proprio gradiente di concentrazione o elettrico.
2. Distinzione del movimento in base ad esigenze fisiche; il movimento può aver luogo attraverso il doppio strato fosfolipidico, utilizzando energia cinetica, oppure con l’aiuto di una proteina trasportatrice.