CONTINGUTS

1. El cos humà: Nivells d’organització

2. La cèl·lula, unitat de vida

3. Els teixits

4. Aparells i sistemes del cos humà

1.  Nivells d’organització del cos humà

Els éssers vius estan constituïts pels mateixos elements químics que la resta d’estructures del planeta. Tot i això, una bona part de les seues molècules constituents presenten una complexitat molt superior a la que és usual trobar en el món inorgànic. Aquestes molècules es disposen ordenades constituint cèl·lules.

Tots els éssers vius estan formats per cèl·lules. Podem definir la cèl·lula com la unitat morfològica , fisiològica i genètica de la vida. Les funcions vitals comencen a manifestar-se a partir del nivell cel·lular. És per això que diem que la cèl·lula és la unitat de vida. No hi ha res més petit, més senzill, capaç de dur a terme totes les funcions que caracteritzen un ésser viu: la nutrició, la relació i la reproducció.

Els organismes més senzills estan formats per una sola cèl·lula, són unicel·lulars (els bacteris, els protozous).

En els més complexos, l’organisme està format per un elevat nombre de cèl·lules, són els pluricel·lulars. En aquests tipus d’organismes les cèl·lules perden la capacitat de viure aïllades. Cada cèl·lula té una tasca concreta i totes treballen conjuntament per a garantir la vida de l’organisme. Nosaltres, com tots els animals i totes les plantes som pluricel·lulars.

L’ésser humà està format per uns cent bilions de cèl·lules.

Atesa la gran complexitat del nostre organisme i del procés vital, és de gran utilitat per la biologia establir els nivells d’organització de la matèria viva, que ordena i jerarquitza els diferents graus de complexitat amb què aquesta es presenta.

Nivells d’organització de la matèria viva

S’anomenen nivells d’organització cadascun dels diferents graus de complexitat en què s’organitza la matèria que forma el cos humà.

Observant la matèria podem comprovar que s’ordena i forma estructures superiors, més complexes. Ordenats de menys a més complexitat, en un ésser humà es poden distingir els nivells d’organització següents:

– Nivell subatòmic. Correspon a les partícules que conformen els àtoms: els protons i els neutrons, que constitueixen el nucli i els electrons, que orbiten al voltant d’aquest.

– Nivell atòmic. Representat pels àtoms de tots els elements químics que formen part dels éssers vius. S’anomenen bioelements i entre ells cal destacar els bioelements primaris, presents en tots els éssers vius en una proporció molt superior a la resta de bioelements (aprox 96%): el carboni (C), l’hidrogen (H), l’oxigen (O) i el nitrogen (N). Altres exemples de bioelements són el fòsfor (P), el sofre (S), el calci (Ca), el magnesi (Mg), el ferro (Fe) i el sodi (Na) entre d’altres.

– Nivell molecular. Format per les molècules que resulten de la unió mitjançant enllaç químic de dos o més àtoms. Les molècules que formen els éssers vius es diuen biomolècules i poden ser  de dos tipus:

• inorgàniques, com l’aigua i les sals minerals. Les podem trobar formant part de la matèria inerta.
• orgàniques (constituides per cadenes de carboni). Existeixen quatre tipus de biomolècules orgàniques

– Nivell cel·lular. Les cèl·lules són el primer nivell biòtic. Les cèl·lules  constitueixen la unitat bàsica de vida. És el primer nivell d’ordenació de la matèria que manifesta vida i és capaç de realitzar les funcions vitals: nutrició, relació i reproducció.

– Nivell de teixit. Les cèl·lules es diferencien i s’especialitzen per poder realitzar una determinada funció. Els teixits són conjunts de cèl·lules especialitzades que tenen el mateix origen i compleixen una funció determinada. Podem distingir quatre tipus de teixits principals: el teixit epitelial, el teixit connectiu, el teixit muscular i el teixit nerviós.

– Nivell d’òrgan. Els teixits s’ordenen i s’organitzen per capes i formen òrgans o unitats estructurals que compleixen una funció específica. Els músculs, el pàncrees, l’úter, els ossos, els ronyons o el cor són exemples d’ òrgans.

– Nivell de sistemes i aparells. Són conjunts d’òrgans semblants (sistema) o diferents (aparell) que compleixen una funció vital, com ara el sistema muscular i l’aparell locomotor.

– Nivell d’organisme. Correspon a l’ésser viu en conjunt. Ésser viu independent constituït per aparells i sistemes que és capaç de dur a terme totes les funcions vitals. S’hi inclouen tant els organismes pluricel·lulars (formats per moltes cèl·lules) com els organismes unicel·lulars (formats per una única cèl·lula). En els organismes unicel·lulars, el nivell cel·lular i el d’organisme coincideixen.

Pots començar repassant els apunts de 1r d’ESO sobre els nivells d’organització de la matèria.

– Cèl·lules, teixits, òrgans, aparells

– L’organització del cos humà: una unitat didàctica d’un llibre de text de ciències de 3r.

– L’ésser viu. Les molècules de la vida

– Biomolècules en 3-D: models moleculars

Aquesta presentació, especialment pensada per a docents que volen acompanyar les explicacions amb imatges:

vull tornar a l’índex del tema

2. La cèl·lula, unitat de vida

El cos humà, com els de tots els altres éssers vius, està format per cèl·lules. Som éssers pluricel·lulars constituïts per més de 30 bilions de cèl·lules. No és fàcil establir el nombre de cèl·lules, però en són moltes, moltíssimes i són capaces de funcionar totes coordinades i organitzades per aconseguir ser una unitat.

El patró estructural bàsic de totes les cèl·lules és molt semblant. Totes estan formades per un material gelatinós, constituït sobretot per proteïnes i aigua, que s’anomena citoplasma. El citoplasma està envoltat per una membrana molt prima, la membrana citoplasmàtica.

– Estructura de la membrana cel·lulari encara més sobre l’estructura de la membrana plasmàtica.

– Transport cel·lular: entrada i sortida de substàncies a la cèl·lula

– Animacions sobre el transport de membrana: difusió passiva, transport a través de canals, bomba de sodi/potassi

A l’interior del citoplasma hi ha la informació hereditària o material genètic (ADN), el qual pot estar també envoltat per una membrana; en aquest cas constitueix el nucli de la cèl·lula.

Les cèl·lules presenten una gran diversitat de formes: n’hi ha de forma fixa i de forma no definida que varia constantment. Les cèl·lules amb forma fixa poden ser rodones, el·líptiques, prismàtiques, etc. És a dir, no hi ha una forma cel·lular típica, i per simplificar, les representem més o menys el·líptiques amb un punt central que representa el nucli.

Quant a la mida de les cèl·lules, la diversitat encara és més gran. La majoria són massa petites per observar-les a ull nu, i per aquest motiu diem que són microscòpiques, és a dir, que només es poden veure amb un microscopi.

Les cèl·lules més petites tenen una mida mitjana d’1 a 2 micròmetres , i la majoria de les cèl·lules solen tenir diàmetres d’entre 5 i 30 micròmetres. Hi ha, però, excepcions importants, com en el cas d’algunes espècies de parameci (un protozou unicel·lular), que poden fer 500 micròmetres i que, per tant, es poden veure a ull nu; el rovell d’ou de gallina és una sola cèl·lula que fa de 2 a 3 cm de diàmetre, i algunes neurones (cèl·lules del teixit nerviós), tot i que tenen un gruix microscòpic, poden assolir quasi 4 m de llargària en animals molt grossos, com ara les balenes.

Les cèl·lules del cos humà, així com la de tots els animals i tots els vegetals, són eucariotes, és a dir, tenen nucli ben definit, ja que el material genètic està protegit per una membrana, la membrana nuclear, plena de porus. Les cèl·lules eucariotes també es caracteritzen per tenir una gran diversitat d’orgànuls membranosos (com els reticles endoplasmàtics, l’aparell de Golgi, els lisosomes…)

Els bacteris, en canvi, són unicel·lulars i procariotes: estan constituits per cèl·lules que no tenen nucli i el material genètic no està separat de la resta de contingut per una membrana.

Hi ha molts tipus de cèl·lules, al cos humà més de dos-cents tipus diferents. Però en totes es poden distingir tres parts: membrana, citoplasma i nucli.

– Manual de Biologia Cel·lular

– La cèl·lula. Una excel·lent web amb apunts i moltes imatges per saber-ne més sobre la cèl·lula. També pots visitar aquesta pàgina i aquesta, tenen explicacions ben clares i activitats interessants (en castellà).

– La Universitat de Harvard ha editat un impressionant vídeo sobre la vida interior d’una cèl·lula. En ell es mostra la frenètica activitat d’una cèl·lula del torrent sanguini (un glòbul blanc) quan travessa les parets del vas sanguini. Potser necessitaràs una guia que t’ajudi a entendre el que estàs veient, la pots trobar explicada a Ciencia y lejos, gairebé minut a minut.

– Uns apunts sobre la cèl·lula.

– Les cèl·lules dels organismes pluricel·lulars, tant animals com vegetals, acaben especialitzant-se, és a dir cadascuna està ben preparada i adaptada a una funció concreta: algunes estan especialitzades en transmetre l’impuls nerviós, o en segregar hormones, o en contraure’s i relaxar-se… Aquest mini vídeo també t’ho explica (Si va molt ràpid, atura’l)

– Estructura de la membrana cel·lulari encara més sobre l’estructura de la membrana plasmàtica.

– Transport cel·lular: entrada i sortida de substàncies a la cèl·lula

– Animacions sobre el transport de membrana: difusió passiva, transport a través de canals, bomba de sodi/potassi

– Cèl·lules, teixits, òrgans, aparells i sistemes, ….i tu.

L’especialització cel·lular

Totes les cèl·lules del nostre cos, malgrat presentar un aspecte i una fisiologia diferent, són idèntiques genèticament ja que procedeixen d’una única cèl·lula que és un zigot, el qual es divideix infinitat de cops per mitosi fins a donar lloc a totes les cèl·lules del nostre cos. Les diferències funcionals i estructurals de les diferents cèl·lules del nostre cos sorgeixen a través d’un procés de diferenciació i especialització. La diferenciació cel·lular és el procés d’especialització de les cèl·lules per a la realització d’una funció determinada.

Aquest programa de diferenciació cel·lular és propi per cada tipus de cèl·lula i està regulat por una sèrie de senyals, les quals activen específicament aquells gens que seran els responsables de controlar les funcions pròpies i especifiques de cadascuna de les poblacions cel·lulars. En canvi, aquells gens que la cèl·lula no utilitzarà els manté inactivats.

Generalment, les cèl·lules quan han activat un programa de diferenciació no poden tornar enrere i han de continuar desenvolupant el seu programa o morir.

Per altra banda, hi ha cèl·lules  del nostre cos que es mantenen en un estadi indiferenciat i, mantenen la capacitat de poder-se diferenciar en una gran varietat de tipus cel·lulars, depenent dels estímuls que rebin. Aquest cèl·lules s’anomenen cèl·lules maresi estan distribuïdes per diferents teixits del nostre cos. (Adaptació del text original)

vull tornar a l’índex del tema 

3. Els teixits cel·lulars

Un teixit, en biologia, és un conjunt de cèl·lules similars que solen tenir un origen embrionari comú i que funcionen en associació per desenvolupar activitats especialitzades.

Com ja hem dit, els organismes pluricel·lulars es formen a partir d’una cèl·lula inicial, el zigot, que es divideix mitjançant mitosis successives. En les primeres divisions es formen cèl·lules mare totipotents; en etapes primerenques del desenvolupament, però, les cèl·lules que s’originen s’especialitzen en una funció, i donen lloc a diferents grups cel·lulars (cèl·lules nervioses, musculars, etc.).

Les cèl·lules que formen un organisme pluricel·lular contenen la mateixa informació genètica ja que totes provenen del zigot. Però, quan les cèl·lules es diferencien, en cada tipus cel·lular s’expressen o «tradueixen» determinats gens. Es formen així certes proteïnes, que són les responsables que les cèl·lules diferenciades presentin característiques metabòliques i estructurals d’acord amb la funció o «tasca» que realitzaran.

Les cèl·lules especialitzades en una mateixa funció s’agrupen per formar teixits, amb els que es formaran els òrgans.

Els teixits estan formats per cèl·lules i la matriu extracel·lular produïda per elles. La matriu és gairebé inexistent en alguns teixits, mentre que en altres és abundant i conté estructures i molècules importants des del punt de vista estructural i funcional.

Tot i la complexitat de l’organisme dels mamífers només hi ha quatre teixits bàsics: l’epitelial, el conjuntiu, el muscular i el nerviós.

El Power Point que us he passat a classe sobre Els teixits cel·lulars:

Taula dels teixits bàsics

Què és la pell?

vull tornar a l’índex del tema 

4. Aparells i sistemes

El nostre cos és una cosa més que un conjunt de cèl·lules o un conjunt de teixits.

Presenta una organització més complexa. Els teixits normalment es troben barrejats entre sí, tot formant estructures més complexes. Aquesta associació de teixits forma els òrgans. Hi ha òrgans que es troben relacionats funcionalment.

Quan els òrgans constitueixen una cadena d’actuacions consecutives donen lloc als aparells. L’activitat d’òrgans i aparells s’anomena funció.

La funció digestiva, per exemple, ve donada per l’actuació de diferent òrgans com les dents, l’estómac, l’intestí, el fetge, etc. que en conjunt forma l’aparell digestiu.

Si aquesta funció és realitzada per estructures constituïdes per un únic tipus de teixit es parla de sistema en lloc d’aparell.

El sistemes i aparells s’encarreguen de les tres funcions essencials de l’organisme:

1. Aparells i sistemes amb funcions de nutrició:

És la funció d’intercanvi de matèria i energia entre l’organisme i el medi. Les teves cèl·lules es nodreixen perquè totes les cèl·lules necessiten matèria i energia.

El cos humà contínuament s’està reparant a si mateix. Cada cinc dies tenim un folre d’estómac nou, cada dos mesos un nou fetge i la pell es renova cada sis setmanes. Cada any, el 98% dels àtoms del teu cos són substituïts per altres. La “màquina” del cos demana una entrada continuada d’energia química i de matèria (els aliments).

El nostre cos com organisme compta amb el treball coordinat de quatres aparells per realitzar la funció de nutrició:

* Aparell digestiu

* Aparell circulatori

* Aparell respiratori

* Aparell excretor o urinari

2. Aparells i sistemes amb funcions de relació:

La funció de relació consisteix en la capacitat que tenen els éssers vius de rebre informació (estímuls) del seu medi intern o extern i d’actuar en conseqüència (resposta) per tal de garantir l’èxit biològic de l’individu i de l’espècie.

La funció de relació implica l’existència d’un seguit de processos complexes: existència d’un sistema de recepció d’estímuls (receptor), un sistema de transmissió dels estímuls fins al centre de decisió, l’elaboració d’una decisió, la comunicació de la decisió a l’emissor de la resposta, i finalment, l’emissió de la resposta (emissor).

* Els òrgans dels sentits

* Sistema nerviós

* Sistema endocrí o hormonal

* Aparell locomotor

**  Sistema esquelètic

** Sistema muscular

* Sistema immunitari

3. Aparells i sistemes amb funcions de reproducció:

La reproducció és la funció vital mitjançant la qual es duu a terme la formació de nous sers vius semblants als seus progenitors. Per una altra banda les cèl·lules que formen els teixits pluricel·lulars també es reprodueixen mitjançant la formació de dues cèl·lules a partir d’una sola, aquest fet rep el nom de mitosi.

* Aparell reproductor