El cos humà

Nivells d'organització de la matèria viva

Els éssers humans són organismes pluricel·lulars. Podem distingir set nivells d'organització que serveixen per facilitar l'estudi de la seva estructura i funcionament.

• Nivell subatòmic: comprèn les partícules subatòmiques que formen els àtoms. Alguns exemples en són els electrons i els protons.

• Nivell atòmic: són els àtoms que constitueixen el nostre cos. El conjunt d'àtoms del mateix tipus s'anomena bioelement.

• Nivell molecular: inclou les molècules i agrupacions de molècules. Un exemple n'és la membrana cel·lular, que està composta per diversos tipus de molècules.

• Nivel pluricel·lular: és el nivell d'organització d'un individu pluricel·lular. Aquest nivell inclou teixits (estructures formades per cèl·lules), òrgans (estructures formades per teixits) i aparells i sistemes (conjunts d'òrgans).

• Nivell de població: inclou els grups d'individus que viuen en una àrea i un temps determinat.

• Nivell d'ecosistema: són el conjunt de relacions que es donen entre les poblacions i el medi ambient on viuen.

Bioelements i biomolècules

Els bioelements són els elements químics que constitueixen la materia dels éssers vius.

• Bioelements primaris: constitueixen el 96% de la matèria viva. Són el carboni (C), l'oxigen (O), l'hidrogen (H), el nitrogen (N), el sofre (S) i el fòsfor (P).

• Bioelements secundaris: es tracta de tots els altres elements com, per exemple, sodi (Na), calci (Ca), potassi (K), ferro (Fe), etc.

Les biomolècules són les molècules que constitueixen la matèria dels éssers vius.

• Biomolècules Orgàniques: constituïdes per carboni i hidrogen.

• Biomolècules inorgàniques: no estan constituïdes per cadenes de carboni i hidrogen. Son l'aigua i les sals minerals.

Tipus de biomolècules:

- Glúcids: estan formats per carboni, oxigen i hidrogen. Són glúcids els monosacàrids, els disacàrids i els polisacàrids.

- Lípids: estan constituïts per carboni i hidrogen, encara que alguns contenen petites quantitats d'oxigen i fòsfor. Els més abundants són els greixos (reserva alimentaria), que estan formats per gleicerina i tres àcids grassos. També ho són algunes hormones i vitamines.

- Proteïnes: estan formades per carboni, hidrogen, oxigen, nitrogen, i sofre. Són molècules constituïdes per l'unió d'aminoàcids. Tenen diverses funcions: són contràctils (les dels músculs), transportadores (l'hemoglobina de la sang) i reguladores (els enzims i algunes hormones).

- Àcids nuclèics: estan compostos per carboni, hidrogen, nitrogen, oxigen i fòsfor. Són molècules grans formades per cadenes llargues de nucleòtids. Hi ha dos tipus d'àcids nucleics, que són: l'àcid desoxiribonucleic (ADN) i l'àcid ribonucleic (ARN).

- Aigua: és la molècula més abundant de l'ésser humà, el 65% del nostre cos és aigua. Es troba a la sang, a la limfa, en el líquid intersticial que hi ha entre les cèl·lules i a l'interior de les cèl·lules.

- Sals minerals: estan dissoltes a la sang en forma d'ions o formant els ossos.

La morfologia cel·lular

La cèl·lula és l'estructura viva més senzilla, ja que esta formada per una membrana, citoplasma i material genètic (ADN). És capaç de desenvolupar tres funcions vitals, que són: nutrició, relació i reproducció. Una cèl·lula és l'unitat estructural i funcional dels éssers vius. Poden ser procariotes, si el seu ADN es troba lliure en el citoplasma, o eucariotes, si el seu ADN es troba a l'interior d'un nucli.

Estructura de la cèl·lula

Les cèl·lules del cos humà són eucariotes, ja que presenten un nucli diferenciat. La seva estructura és la següent:

• Membrana plasmàtica: làmina deformable formada per una doble capa de lípids amb proteïnes englobades. Regula el pas de substàncies químiques.

• Citoplasma: constituït per un medi aquós, citosol, i per diversos orgànuls cel·lulars. En el citosol apareix també el citoesquelet, que dona forma a la cèl·lula i facilita el desplaçament dels orgànuls.

• Nucli: estructura limitada per una doble membrana amb un gran nombre de porus, a linterior dels quals es troba protegit l'ADN. Quan la cèl·lula es divideix, la cromatina (molècules de proteïna) s'organitza constituint cromosomes.

Orgànuls de la cèl·lula eucariota

Els orgànuls cel·lulars són estructures que apareixen en el citoplasma d'una cèl·lula eucariota. la majoria estan delimitats per una membrana molt igual a la membrana plasmàtica, per aquesta raó es diuen orgànuls membranosos com, per exemple, el reticle endoplasmàtic i l'aparell de Golgi. Un exemple de orgànuls no membranosos són els ribosomes i els centrosomes.

• El reticle endoplasmàtic: orgànul membranós format per un conjunt de sàculs i túbuls comunicats entre ells que s'expandeixen pel citoplasma. N'hi ha dos tipus:

- Reticle endoplasmàtic rugós: compost per sàculs aplanats que sorgeixen de l'embolcall nuclear i se situen al voltant del nucli. En la seva part externa presenta adherits gran quantitat de ribosomes. Té la funció d'emmagatzemar i transportar proteïnes que sintetitzen els seus ribosomes.

- Reticle endoplasmàtic llis: format per túbuls que es prolonguen per tot el citoplasma. La seva funció és sintetitzar els lípids que emmagatzema al seu interior i repartir-los per tota la cèl·lula.

• Ribosomes: estructures globulars sense membrana que sintetitzen molècules de proteïna. Poden estar disperses pel citoplasma o adherides a les membranes del reticle endoplasmàtic rugós.

• Vacúols: orgànuls membranosos a l'interior dels quals s'emmagatzemen diferents tipus de substàncies: aigua, nutrients, substàncies de rebuig,...

• Aparell de Golgi: orgànul membranós constituït per una sèrie de sàculs. La seva funció és sintetitzar els glúcids al seu interior i rebre i transformar substàncies procedents del reticle endoplasmàtic.

Lisosomes: petites vesícules procedents de l'aparell de Golgi que contenen enzims digestius. Tenen una capa gruixuda de mucosa interna protectora. La seva funció és intervenir en la digestió dels aliments que la cèl·lula ingereix i destruir els orgànuls cèl·lulars vells que ja no funcionen de forma correcte.

• Mitocondris: orgànuls de forma cilíndrica costituïts per una doble membrana. La seva funció és realitzar la respiració cel·lular, mitjançant la qual, la cèl·lula obté l'energia que necessita per dur a terme les seves activitats.

• Centrosoma: està format per dues estructures cilíndriques constituídes per túbuls. A partir del centríol s'origina el fus acromàtic, que és una estructura filamentosa encarregada de la separació dels cromosomes durant la divisió cel·lular. També origina els cilis i flagels, estructures que serveixen per facilitar el moviment de la cèl·lula.

El funcionament cel·lular

Nutrició cel·lular

Les nostres cèl·lules tenen nutrició heteròtrofa, capten i introdueixen, a través de la seva membrana, molècules alimentàries que aporten matèria necessària per mantenir la seva estructura i obtenir energia per desenvolupar les seves activitats. El conjunt de reaccions químiques necessàries per dur a terme aquestes funcions s'anomena metabolisme cel·lular.

El procés de la nutrició consisteix en:

1. Captura: la cèl·lula atrau l'aliment.
2. Ingestió: la cèl·lula introdueix l'aliment en un vacúol o fagosoma.
3. Digestió: els lisosomes aboquen els seus enzims digestius en el fagosoma, que es converteix en un vacúol digestiu. Les macromolècules es redueixen per l'acció dels enzims*.
4. Pas de membrana: les molècules resultants de la digestió travessen la membrana del fagosoma i passen al citoplasma.
5. Defecació: s'expulsen a l'exterior les restes no digerides.
6. Metabolisme: és el conjunt de reaccions que es produeixen en el citoplasma.
7. Excreció: s'eliminen els productes de rebuig del metabolisme.

*Enzim: substància que ajuda a digerir rompent els enllaços químics i alliberant unitats més petites.

Reproducció cel·lular

En la reproducció cel·lular per mitosi a partir d'una cèl·lula mare s'originen noves cèl·lules filles iguals entre elles i iguals a la inicial. La divisió per mitosi té dues fases: mitosi i citocinesi. Entre aquestes dues hi ha un període de interfase.

• En la mitosi pròpiament dita es divideix el nucli de la cèl·lula mare en dos nuclis fills. Al final de la interfase l'ADN s'ha duplicat originant dues molècules iguals que se separen en els dos nuclis.
• En la citociensi, el citoplasma es divideix entre dues cèl·lules filles, cada una amb el seu corresponent nucli fill.

El procés, passa per passa, és el següent:

1. Interfase: es produeix la duplicació en la qual es produeix una copia de capa molècula d'ADN, és a dir, l'ADN es duplica.
2. Mitosi:
   1. Cada molècula d'ADN es condensa formant un cromosoma.
   2. Es forma el fus acromàtic que separa els cromosomes.
   3. Es formen els dos nuclis fills, cada un amb la mateixa informació genètica.
3. Citocinesi: el citoplasma es reparteix entre les dues cèl·lules filles.

*Duplicació és un terme reservat per l'acció de produir una còpia de l'ADN.

Relació cel·lular

Les cèl·lules són capaces de percebre estímuls i emetre respostes adequades. Es consideren estímuls als determinats canvis de les variables ambientals. Les respostes cel·lulars a aquests estímuls poden ser:

• Dinàmiques: consisteixen en respostes basades en moviments. Per exemple: els glòbuls blancs emeten pseudopòdes per desplaçar-se o fagocitar.

• Estàtiques: consisteixen en secrecions.

Els teixits

En els organismes pluricel·lulars hi sol haver diversos tipus de cèl·lules, que s'agrupen formant teixits, cada un d'ells especialitzat en una tasca diferent. Encara que totes les cèl·lules del nostre cos provenen d'una mateixa cèl·lula no són iguals, ja que, es diferencien i s'especialitzen.

Un teixit és un conjunt de cèl·lules especialitzades a desenvolupar una mateixa funció.

• Teixits epitelials: constituït per cèl·lules disposades en capes protectores o secretores. La seva funció és la de protecció i secreció de substàncies.

• D'unió i sosteniment: formats per cèl·lules separades per una matriu extracel·lular, rica en fibres de proteïna. La seva funció es d'unir i sostenir els òrgans. S'en distingeixen els següents tipus:
  • Conjuntiu: format per fibròcits i una matriu elàstica en fibres. Té la funció de unir els ossos i els músculs i de sostenir els òrgans interns. Té la funció de reserva energètica i de protecció.
  • Adipós: format per adipòcits que emmagatzemen greix i una matriu escassa. Té la funció de suport i de protecció.
  • Cartilaginós: compost per osteòcits i una matriu elàstica i dura. té la funció de sustentar la resta de les parts del cos (funció esquelètica)
  • Ossi: compost per osteòcits i una matriu molt dura rica en sals minerals. Té la funció de transportar substàncies per tot el cos.
  • Sang: formada per eritòcits, leucòcits i plaquetes en una matriu líquida.

• Teixit muscular: està format per fibres musculars, cèl·lules allargades que es poden contreure. Té la funció de produir moviment. Se'n distingeixen tres tipus:
  • Teixit muscular estirat: musculs que s'insereixen en els ossos. Té la funció de produir moviments voluntaris.
  • Teixit muscular llis: a les víceres, com l'esttómac i l'intestí. Té la funció de produir moviments lents i voluntaris.
  • Teixit muscular cardíac: constitueix el cor. La seva funció és mantenir el moviment del cor.

• Teixit nerviós: constituït per neurones, cèl·lules que transmeten impulsos nerviosos.

Els òrgans, aparells i sistemes

Els òrgans

Els òrgans són estructures que normalment estan formades per diversos tipus de teixits agrupats per dur a terme una acció concreta. La major part dels òrgans tenen teixit epitelial protector, teixit conjuntiu que els sosté, protegeix i uneix a altres òrgans, i teixit nerviós que coordina la seva activitat. Normalment, també presenten teixit muscular, que fa possible l'execució de moviments.

Els sistemes i aparells

La majoria d'òrgans estan associats formant sistemes i aparells per desenvolupar una acció determinada.

• Un sistema és un conjunt d'òrgans constituïts pels mateixos teixits. Per exemple, el sistema ossi està format pels ossos; el sistema muscular, pels músculs, i el sistema nerviós, pel teixits.

• Un aparell és un conjunt d'òrgans formats per diferents teixits que cooperen per dur a terme una funció determinada. Per exemple, l'aparell digestiu està constituït per òrgans tan diferents com les dents, la llengua, l'estómac, etc. no obstant això, tots aquests òrgans cooperen en la funció de digestió. Alguns aparells abasten diversos sistemes, com per exemple l'aparell locomotor, que comprèn el sistema muscular i l'ossi.

• Funcions:
  • La funció de nutrició la duen a terme els aparells digestiu, respiratori, circulatori i excretor.
  • La funció de relació la duen a terme els sistemes nerviós, muscular i ossi.
  • La funció de reproducció la du a terme l'aparell reproductor.