Fundamentos biológicos y bases del acondicionamiento físico
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Naturaleza biológica del hombre. Conceptos básicos
0. INTRODUCCIÓN 1. NIVELES DE ORGANIZACIÓN DEL CUERPO HUMANO 2. GENERALIDADES
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El estudio del hombre puede ser abordado como el de un sistema orgánico abierto que interacciona con el medio que le rodea y que necesita mantener con él un intercambio constante de materia y energía para seguir estando vivo. La mayoría de estos procesos se dan a nivel celular, puesto que la célula es la unidad básica del funcionamiento de cualquier organismo vivo. La estructura básica de la célula ha permanecido prácticamente invariable desde hace más de 700 millones de años, cuando sobre el planeta solamente existían seres compuestos de una única célula (unicelulares). A lo largo de millones de años de evolución estas células individuales aprendieron a agruparse y a colaborar entre si formando conglomerados celulares con niveles de organización progresivamente más complejos, hasta el punto de llegar a perder su propia individualidad y convertirse en una parte de un nuevo tipo de organismos pluricelulares.
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Organismos unicelulares
Separados del medio externo por una fina barrera (la membrana celular) – Procesos de intercambio realizados mediante la utilización de los principios físicos básicos de ósmosis y difusión.
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Organismos pluricelulares
Mayor control del medio interno = estabilidad frente a las cambiantes condiciones externas (optimización de procesos metabólicos y fisiológicos) – Mayor dificultad para realizar los procesos de intercambio con el medio externo lo que conduce a la especialización en determinadas funciones dando lugar a los tejidos y órganos (piel, huesos, corazón, pulmones, músculos, etc.) – La necesidad de interrelación y control de tantos elementos se centra en los sistemas nervioso y endocrino.
El hombre, en tanto ser biológico y dado su alto nivel de complejidad, debe ser explicado como un todo y no sólo como la suma de sus partes, puesto que la mejora o deterioro de alguna de ellas afecta, en mayor o menor medida, a todas las demás y, por tanto, al conjunto, que es el individuo.
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1. Niveles de organización del cuerpo humano. 1.1. Nivel químico: Es el nivel inferior. Engloba a todas las sustancias minerales esenciales (calcio, hierro, sodio, potasio, etc.) 1.2. Nivel de organización molecular: Si exceptuamos el agua (H2O) que constituye el 60% del peso corporal, la mayor parte de las estructuras corporales y de las funciones del individuo depende de sustancias cuyas moléculas, normalmente de gran tamaño, contienen átomos de carbono (C). Estas sustancias o macromoléculas se pueden dividir en cuatro grandes categorías.
1.2.1. Glúcidos o hidratos de carbono: Su principal función dentro del organismo es el almacenaje de energía (4 kcal/g) que puede ser extraída de manera relativamente rápida tanto en condiciones aeróbicas como anaeróbicas.
1.2.2. Lípidos: Sustancias que tienen como propiedad común la de ser
insolubles en agua. Entre ellos encontramos: 1.2.2.1. Los fosfolípidos: que forman la estructura básica de las membranas celulares 1.2.2.2. Los esteroides: entre los que destaca el colesterol, que no sólo forma parte de las membranas celulares, sino que es el precursor en la síntesis de los ácidos biliares (imprescindibles en la digestión de las grasas) y de muchas hormonas esteroideas (testosterona, progesterona, etc.)
1.2.2.3. Las grasas: formadas por moléculas complejas (triglicéridos), acumulan gran cantidad de energía en células especiales (adipocitos) constituyendo la principal fuente de reserva energética del individuo. La degradación de estos depósitos requiere procesos complejos que sólo se pueden dar en condiciones aeróbicas. 1.2.3. Proteínas: macromoléculas formadas por aminoácidos. Existen 20 tipos distintos de aminoácidos y la mitad de ellos se consideran esenciales, es decir, no pueden ser sintetizados por el propio organismo, por lo que necesariamente tienen que ser incorporados con la dieta. 1.2.4. Ácidos nucleidos: macromoléculas formadas por nucleótidos. Cada uno de éstos se compone de tres partes: un azúcar sencillo, un grupo fosfato y una base nitrogenada. Dependiendo del tipo de azúcar que incorpore la molécula, sea desoxirribosa o ribosa, hablaremos de ácido desoxirribonucleico (ADN) o ácido ribonucleico (ARN). La principal - Página 3-
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función de los ácidos nucleicos se centra en almacenar y transmitir la información genética, es decir, las claves para el desarrollo y funcionamiento del organismo. Otras funciones que desempeñan son básicas en el metabolismo celular, por ejemplo, el nucleótido adenosintrifosfato (ATP) es la principal moneda energética de la célula y los ribosomas (con funciones estructurales) son básicamente cadenas de ARN replegadas. 1.2.5. El metabolismo: las sustancias químicas que hemos descrito no permanecen inalterables en el interior de la célula, sino que, para poder realizar sus funciones, están sometidos a continuos cambios y transformaciones. Al conjunto de todas estas transformaciones (reacciones bioquímicas) que ocurren dentro de la célula se le denomina metabolismo. En principio (en condiciones no biológicas) toda estas reacciones requieren de un importante gasto energético, pero, en la célula, se facilitan y aceleran gracias a la intervención de sustancias específicas de naturaleza proteica; las enzimas (que son específicas de cada reacción química). Frecuentemente la transformación de una sustancia a otra no se produce mediante una sola reacción química, sino a través de una serie de pasos (reacciones) intermedios consecutivos que constituyen una vía o ruta metabólica. Las rutas metabólicas se pueden dividir en dos tipos básicos: rutas catabólicas (catabolismo) encargadas de la degradación de sustancias complejas en otras más sencillas y empleadas por el organismo tanto para la producción de energía como para la obtención de elementos básicos para la formación de nuevos compuestos, y rutas anabólicas (anabolismo), capaces de sintetizar sustancias complejas a partir de moléculas más simples con un determinado consumo de energía. 1.3. Nivel de organización celular: El nivel de organización inmediatamente por encima de la molecular es la célula. En el interior de la célula se produce una incesante e intensa actividad química, para lo cual, como veremos, disponen de sus propios “laboratorios”, “centrales energéticas”, sistemas de transporte y autorregulación.
1.4. Nivel de organización tisular: Todas las células del individuo adulto proceden de una única célula inicial (cigoto). Tras un proceso de desarrollo y reproducción celular se originan las tres capas embrionarias: endodermo, mesodermo y ectodermo. Cada una de éstas da paso a líneas de células cada vez más especializadas que se agrupan para constituir los distintos tejidos y órganos.
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Ectodermo
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Sistema nervioso central y periférico Epitelios sensoriales de ojos, nariz y oídos Epidermis Glándula subcutáneas y mamarias Hipófisis
Mesodermo
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Tejido conjuntivo, cartilaginoso, óseo y muscular Células sanguíneas y linfáticas Corazón, riñones y genitales
Endodermo
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Recubrimiento de los aparatos gastrointestinal y respiratorio, de las amígdalas y tiroides y del hígado y páncreas, entre otros.
En los tejidos, además del componente celular, se distingue una matriz o sustancia que rellena los espacios intercelulares. Una clasificación básica de los principales tejidos permite distinguir entre: 1.4.1. Tejido epitelial: en el que apenas existe matriz. Piel y mucosas. También las glándulas (sudoríparas, gástricas, etc.) 1.4.2. Tejido muscular: con capacidad contráctil voluntaria esquelético o estriado) o involuntaria (músculo liso)
(músculo
1.4.3. Tejido nervioso: sus células, las neuronas, se caracterizan por su excitabilidad y capacidad para transmitir señales (información) en forma de impulsos eléctricos. 1.4.4. Tejido conectivo o conjuntivo: con abundante presencia de matriz, suelen formar parte de órganos encargados de mantener la estructura corporal (huesos, cartílagos, ligamentos, etc.). También abarca el tejido graso, la sangre y la linfa.
1.5. Nivel de organización orgánico: Los distintos tipos de tejidos se disponen, solo o en combinación, formando órganos. Ejemplo, cerebro: tejido nervioso, músculos: tejido muscular y conectivo, etc. 1.6. Nivel de organización en aparatos y sistemas funcionales: Se caracteriza por la acción coordinada de los diversos órganos en aparatos y sistemas funcionales responsables de acciones o funciones completas con sentido fisiológico. Ejemplo, sistema cardíaco. 1.7. Nivel de organización de coordinación de aparatos y sistemas: Integración superior en la que los distintos aparatos y sistemas corporales coordinan sus funciones como preludio del concepto de integridad funcional del individuo. Ejemplo, aparato cardiorrespiratorio. - Página 5-
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2. Generalidades. La CÉLULA es la unidad vital básica del cuerpo humano, cada órgano es un conjunto de muchas células diferentes que se mantienen unidas entre sí por estructuras intercelulares de sostén. Cada tipo de célula está adaptada para llevar a cabo una determinada función; por ejemplo, los ERITROCITOS, unos 25 billones, transportan el oxígeno desde los pulmones hasta los tejidos y existen unos 75 billones de células más, lo que nos daría unos 100 billones de células en el cuerpo. Aunque las células se diferencian marcadamente unas de otras, todas presentan unas características básicas parecidas: 1. Los mecanismos para transformar nutrientes en energía son básicamente iguales para todas. 2. Vierten sus productos finales en los líquidos circundantes. 3. Capacidad reproductora, cuando se destruyen un determinado tipo de células, las restantes se encargan de regenerar nuevos tejidos. (aunque esta característica no se da en todas las células, por ejemplo, no la tenemos en las células nerviosas) Aproximadamente el 56% del cuerpo humano adulto es líquido y la mayor parte de este líquido se encuentra dentro de las propias células, éste líquido recibe el nombre de LÍQUIDO INTRACELULAR; mientras una tercera parte del líquido está fuera de las células y se llama LÍQUIDO EXTRACELULAR, el cual se encuentra en continuo movimiento, viajando por todo el cuerpo y se transporta por medio de la sangre. Todas las células viven en un medio esencialmente idéntico (líquido extracelular) que recibe el nombre de MEDIO INTERNO, mientras en ese medio existan las sustancias adecuadas (O2, iones, glucosa, aminoácidos, etc.) la célula vivirá. Este líquido extracelular además de sustancias necesarias para la vida de la célula contiene también CO2 y otros productos celulares que se transportan para su eliminación a los pulmones o a los riñones. EL MEDIO INTERNO trata continuamente de mantenerse en equilibrio, de mantener unas condiciones constantes, esto es lo que se denomina HOMEOSTASIS. Prácticamente todos los órganos y tejidos del cuerpo realizan funciones que ayudan a mantener estas condiciones constantes y para ello existen además unos sistemas de control y regulación que hacen que todos los órganos funcionen en armonía.
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¿Cómo funciona todo este sistema? 1º Transporte de líquido Extracelular- EL SISTEMA CIRCULATORIO. El líquido extracelular se transporta por todo el cuerpo en dos etapas diferentes: -
el movimiento circular de la sangre por todo el sistema circulatorio el movimiento de líquido entre los capilares y las células
En esta segunda etapa se produce un intercambio continuo de líquido extracelular entre, el plasma de la sangre y el líquido intersticial que llena los espacios intercelulares. 2º Origen de los nutrientes. La sangre, al pasar por los pulmones capta de los alvéolos, el O2 necesario para las células. Cuando pasa por el tubo digestivo absorbe del líquido extracelular los distintos nutrientes en disolución. Algunas de las sustancias absorbidas son transformadas o almacenadas previamente en el hígado para poder ser utilizadas por las células. Los músculos también tienen su presencia en este apartado, porque proporcionan el movimiento necesario para buscar los alimentos. 3º Eliminación de los productos metabólicos finales. Al mismo tiempo que la sangre capta el O2 a su paso por los pulmones, también se elimina el CO2 a la atmósfera. El paso de la sangre por los riñones elimina la mayor parte de las sustancias no necesarias procedentes del metabolismo celular o el exceso de concentración de iones y H2O en el líquido extracelular. 4º Regulación de las funciones corporales. Mediante dos sistemas básicos: a) SISTEMA NERVIOSO: Consta de tres elementos básicos: - Los receptores, estructuras sensoriales capaces de percibir las modificaciones que se producen en el ambiente externo o interno y generar impulsos (mensajes nerviosos). - Neuronas o circuitos neuronales, estructuras donde se reciben los mensajes sensoriales, se interpretan, integran y en función de la experiencia previa, se elaboran mensajes nerviosos apropiados - Efectores, estructuras motoras (músculos) o secretoras (glándulas) encargadas de llevar a cabo órdenes nerviosas, elaboradas en respuesta a un estímulo. Desde el punto de vista anatómico, el sistema nervioso se divide en sistema nervioso central y sistema nervioso periférico. - Página 7-
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b) SISTEMA ENDOCRINO, formado por ocho glándulas endocrinas principales que secretan las HORMONAS al líquido extracelular y ayudan a regular la función celular. El sistema nervioso controla fundamentalmente las actividades muscular y secretora del cuerpo mientras que el endocrino regula sobretodo las funciones metabólicas.
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