Santillana biología by Carmen Ferraro Hernàndez

Un ser especial: el hombre

Pensemos juntos En cualquier ecosistema existe una gran variedad de seres vivos que establecen múltiples relaciones entre sí y con el ambiente. El año pasado estudiaste las diferentes formas de nutrición, de reproducción y de interacción entre organismos de la misma especie y entre especies diferentes. La nutrición, la reproducción y la interacción con otros seres son las características que definen lo vivo. En la gran variedad formada por los seres vivos que habitan nuestro planeta encontramos al hombre. Este, con características singulares, modeladas por su estructura biológica y psicológica, es también el resultado de la interacción con el entorno social del cual forma parte.

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i Sección

• ¿Recuerdas cuáles eran los factores considerados bióticos y abióticos en un ecosistema terrestre? ¿A cuáles de ellos les atribuirías las funciones de nutrición? Menciónalas. • Sabes que el ser humano está en el nivel superior de la escala biológica. ¿Con qué argumentos se lo coloca en ese lugar? • También sabes que el ser humano es un ser social. ¿Por qué? • ¿Piensas que nuestros estados de ánimo influyen en el funcionamiento de nuestro organismo? ¿Por qué? Y las relaciones que establecemos con otras personas ¿influyen? Si tu respuesta es afirmativa, comenta un ejemplo.

El ser humano en la diversidad de la vida Una característica de nuestro planeta es que está repleto de vida. Desde lo alto de las montañas hasta la profundidad de los océanos, en los desiertos, en el hielo y en profundas grietas en las rocas, es posible encontrar seres vivos en plena actividad. El estudio de la vida en sus más diversos aspectos y manifestaciones constituye la rama científica denominada biología (del griego bios, ‘vida’, y logos, ‘estudio’). La vida es el conjunto de tres cualidades que solo presentan ciertos seres: la capacidad de nutrirse, de relacionarse y de reproducirse. Son las tres funciones vitales. Los seres que las realizan se denominan seres vivos. Desde la antigüedad se ha intentado —con diferentes criterios— clasificar los seres vivos. Actualmente la más extendida es la clasificación en seis reinos: Arqueobacterias, Eubacterias, Protista, Fungi, Plantae o Metafita y Metazoo o Animalia. Este último reino, al cual pertenecemos los seres humanos, es el mayor y más diversificado del mundo vivo. Comprende más de un millón de especies, que se organizan en filos y clases según sus características. Nuestra especie pertenece a la clase Mammalia (mamíferos) que reúne animales con las siguientes características generales: • tegumento con glándulas sudoríparas, sebáceas y mamarias; • cuerpo total o parcialmente cubierto de pelos; • dientes diferenciados en incisivos, caninos, premolares y molares; • diafragma muscular que separa la cavidad toráxica de la abdominal. Dentro de esta clase, nuestra especie tiene características que la hacen formar parte del grupo de los primates. Pero también posee algunas diferencias que la hacen única dentro de la diversidad de especies que existen en la naturaleza: • la precisión del movimiento de las manos y los dedos, que ha permitido la manufactura de objetos, que ha dado origen a las primeras formas de tecnología;

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1. En estas páginas se muestran seres vivos que pertenecen a los diferentes reinos. Reconócelos.

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• la postura erguida, que es única en el reino animal; • la duración de la etapa infantil, que es mucho más larga que en otros animales; • el sistema nervioso muy desarrollado, así como el cerebro, que tiene un volumen mayor que el de otros primates, lo que ha repercutido en un consecuente aumento de la inteligencia; • el desarrollo del lenguaje simbólico, relacionado con el desarrollo avanzado del sistema nervioso, que consiste en asociar eventos y objetos del mundo a sus representaciones mentales, lo que permite expresar ideas, experiencias y sentimientos. El lenguaje, formado por sonidos complejos y articulados, es exclusivo de nuestra especie; • el pensamiento abstracto, vinculado directamente con el lenguaje, que permite representar mentalmente eventos y objetos que no están presentes concretamente. Esto habilita al ser humano a tener una dimensión histórica de sí mismo, que es única; • esta dimensión histórica ha sido fundamental en la evolución de la cultura, ha permitido a las poblaciones humanas acumular y transmitir un conjunto de conocimientos y experiencias en el transcurso de las generaciones. La cultura es una de las características más notables de los seres humanos. Entendemos por cultura el conjunto de modos de vida, costumbres, creencias, conocimientos, etcétera, de una sociedad. Todas las personas crecemos formando parte de una y esto nos afecta de múltiples formas. Los seres humanos no solamente viven en sociedad sino que, además, necesitan agruparse: familia, barrio, nación, clubes, amigos, etcétera. Los grupos son parte de su vida.

Investigación.

Enseñanza. Arte.

Tecnología.

El ser humano se caracteriza por el desarrollo y la expresión de cultura en sus múltiples facetas. Estas son algunas de ellas.

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El aspecto social incluye ciertos elementos que estructuran las formas de pensar de hombres y mujeres. Cada época histórica y cada zona geográfica determinan muchas de las características que influyen en lo biológico (alimentación, hábitos) y en lo psicológico (costumbres, ideologías, prejuicios), de modo que la unidad biopsicosocial es propia de cada cultura (época y lugar), aunque presenta variaciones en cada individuo. Las formas de pensar, las emociones y los sentimientos de cada persona están enraizados en el cuerpo. Incluso las enfermedades específicamente orgánicas suelen tener relación con las características mentales de cada persona. Del mismo modo, las enfermedades mentales no pueden desvincularse del estado de salud física. Podemos deducir entonces que el ser humano no solamente es un ser biológico, sino que también es un ser social y psicológico. Aunque para estudiar cada aspecto muchas veces se analicen por separado (como en este libro, que profundizará en el aspecto biológico), la interrelación existente debe estar siempre presente.

2. ¿Todas las sociedades humanas tienen el mismo régimen alimentario? ¿Por qué sucederá eso? 3. ¿Por qué la alimentación de los uruguayos es especialmente carnívora? Relaciona este hábito alimenticio con lo social. 4. ¿Crees que la alimentación puede incidir en algunos aspectos psicológicos? ¿En cuáles? 5. Averigua el nombre y las características de algunas enfermedades definidas como psicosomáticas. Anótalas.

La arquitectura de nuestro cuerpo No estamos constituidos por una suma de partes, sino que estas se integran en un todo organizado. A este conjunto de elementos que interactúan dentro de una entidad delimitada capaz de realizar funciones vitales lo llamamos organismo. Una característica fundamental de nuestro organismo es la organización en niveles de complejidad creciente: desde las células hasta los sistemas.

Mauricio, el muchacho que aparece a la derecha, tiene una talla de 1,50 m y su masa es de 47 kg. El que está a la izquierda, Santiago, tiene la misma talla y su masa es de 46 kg. A Santiago todos le dicen que es alto, sin embargo a Mauricio no. ¿Por qué sucede esto? Porque para decir que estos jóvenes son altos, bajos o que tienen una talla promedio, hay que tener en cuenta un dato importante: la edad. Si supieras que Mauricio tiene 15 años y Santiago 10, comprenderías por qué Mauricio tiene una estatura promedio, y Santiago, que tiene la misma talla, está por encima del promedio. La edad es, entonces, un dato importante que hay que tener en cuenta junto con la talla y el peso. Observa a tus compañeros. Reconocerás en ellos distintas tallas; esto es porque el ritmo de crecimiento no es el mismo en todas las personas. A pesar de que el ser humano, como vimos, es una unidad biopsicosocial, para que su estudio nos resulte más accesible solemos estudiar por separado cada uno de estos aspectos. En este libro nos dedicaremos solamente al aspecto biológico, específicamente a los diversos aspectos relacionados con el cuerpo humano. Recordando siempre que el cuerpo es, a su vez, una totalidad, imaginariamente realizamos ciertas divisiones que facilitan su conocimiento en profundidad. Además, debemos manejar algunos marcos de referencia que nos permitan identificar nuestra arquitectura y ubicar los órganos en ella. Primeramente, al cuerpo humano se lo estudia tomando en cuenta su posición bípeda (sostenido por dos extremidades), con los brazos extendidos, las palmas hacia delante y de frente al observador (salvo que se indique lo contrario). Además, se reconoce en él una simetría bilateral, que es el resultado de la disposición ordenada de los órganos con respecto a un plano imaginario cuyo eje longitudinal corta el cuerpo en dos mitades similares. Esta es la primera forma de división.

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Marcos de referencia: ¿qué tenemos en cuenta para estudiar al ser humano? Talla, peso y edad

11 Simetría y planos de corte En verdad, nuestro cuerpo no es totalmente simétrico: algunos órganos están lateralizados a la derecha o a la izquierda, como el corazón y el hígado. A pesar de ello, lo estudiamos como si lo fuera y nos basamos en planos de corte que dividen el cuerpo en regiones similares para ubicar los órganos. Estos cortes son: Sagital: es un corte longitudinal que divide al cuerpo en dos mitades: derecha e izquierda. Frontal: también es un corte longitudinal, pero desplazado 90º con respecto al anterior. Delimita así dos partes: ventral (llamada también anterior) y dorsal (llamada posterior). Transversal: corta el cuerpo en dos mitades: superior e inferior.

Plano sagital

Plano transversal

Plano frontal

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Las regiones del cuerpo nos identifican Otra forma de división del cuerpo es en las regiones que visualizamos con un simple «golpe de vista»: cabeza, tronco y extremidades. Cabeza: ocupa la parte superior del cuerpo y comprende 1 dos zonas: cara y cráneo. Tronco: está formado por cuello, tórax, abdomen y pelvis. • El cuello se relaciona hacia arriba con la cabeza y hacia abajo con el tórax. • El tórax se encuentra entre el cuello y el abdomen y se 2 extiende hasta el extremo inferior del esternón. Está limitado lateralmente por las costillas y posteriormente por la columna vertebral. 3 • El abdomen se encuentra entre el tórax y la pelvis. Está limitado lateralmente por las costillas y posteriormente 4 por la columna vertebral. • La pelvis es la zona inferior del tronco. Su inicio se ubica a la altura de las crestas de los huesos de la cadera (mediante una línea imaginaria entre las crestas de estos huesos). Extremidades: son cuatro. Para diferenciarlas podemos aplicar la información de los planos de corte e identificarlas como superiores e inferiores. En cada plano encontramos dos extremidades. En las superiores se distinguen: hombro, brazo, codo, antebrazo, muñeca y mano (es el orden según su proximidad con el tronco). Los miembros inferiores también presentan zonas: cadera, muslo, rodilla, pierna, tobillo y Localización de las cavidades en el cuerpo: 1 cavidad craneana. 2 cavidad torácica. 3 cavidad abdominal. 4 cavidad pelviana. pie (según su proximidad a la pelvis).

6. Observa el esquema y reconoce los planos de corte que se describen en el texto y las regiones que dividen. 7. ¿Cuál de las dos zonas de la cabeza tiene más órganos de los sentidos? 8. ¿Cómo diferencias las extremidades y qué tipo de plano de corte utilizarías para reconocerlas?

12 Cavidades del cuerpo, hospedaje de los órganos

Cavidad craneana. Está limitada por los huesos del cráneo; aloja el encéfalo, que está protegido por las meninges, y se continúa con el canal vertebral.

Cavidad vertebral o raquídea. Forma el canal vertebral que recorre internamente y a lo largo la columna vertebral; contiene la médula espinal y se une por arriba con la cavidad craneal a través del agujero occipital.

Cavidad torácica. Está localizada dentro del tórax; sus límites son las vértebras dorsales, las costillas y el esternón y el diafragma. Protege los pulmones y el corazón.

Cavidad abdominal. Es una gran cavidad que ocupa toda la región del abdomen. Sus límites son el diafragma, las vértebras lumbares y sacras y otros músculos. Aloja la mayor parte de los órganos digestivos (el estómago, los intestinos delgado y grueso, el hígado, el páncreas), los riñones y el bazo.

Cavidad pélvica. Sus límites son el sacro y el cóccix, los huesos ilíacos y diversos músculos. Contiene los genitales internos, la vejiga, la uretra y parte del intestino grueso.

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3 3

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9. Identifica en la foto del joven las diferentes regiones del cuerpo.

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En las diversas regiones encontramos las cavidades internas en las cuales se hospeda la mayoría de nuestros órganos, especialmente adecuadas para protegerlos y fijarlos. Estas presentan membranas que los sostienen. Cavidad craneana: contiene los órganos del sistema nervioso que forman el encéfalo: el cerebro, el cerebelo y el tallo encefálico. Están envueltos y fijos al cráneo por membranas especiales llamadas meninges. Cavidad raquídea: aloja la médula espinal. También se encuentra tapizada por las meninges. Se forma por el conjunto de los agujeros vertebrales. Cavidad torácica: aloja los pulmones, algunas vías respiratorias (tráquea y bronquios), el corazón y el esófago. Cavidad abdominal: aloja el hígado, el páncreas, el estómago, parte de los intestinos, el bazo y los riñones, entre otros. La membrana que fija estos órganos a la cavidad se llama peritoneo. Cavidad pélvica: contiene parte de los intestinos, la vejiga y parte de las vías urinarias, y los genitales internos y sus vías.

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Niveles de organización estructural del cuerpo humano El cuerpo humano es un sistema organizado, ya que está formado por diferentes componentes que se relacionan entre sí para su funcionamiento. Cada parte cumple una función específica y funciona en relación con las demás. Si marcáramos átomos del cuerpo de un adulto que no cambiara de peso y buscáramos un tiempo después los átomos marcados, encontraríamos que muchos no están, han sido reemplazados. La materia no persistió, pero la organización se mantuvo. Las partes constitutivas del organismo funcionan en forma coordinada con el fin de mantener el grado de organización de la sustancia viviente. Así, por ejemplo, el cerebro no puede funcionar sin el oxígeno y la glucosa que le aporta la sangre; esta le llega porque el corazón la impulsa, y la actividad del corazón a su vez está regulada por el sistema nervioso. La coordinación es una parte muy importante en la organización del cuerpo humano, dado que es un organismo altamente complejo. Con esto nos referimos al tipo de organización que posee. Si bien todos los seres vivos están constituidos por células, los organismos pluricelulares exhiben diferentes niveles de organización según la forma en que se agrupan las células. Esto quiere decir que la complejidad de cada uno de los niveles no está determinada solamente por la cantidad de materia que los constituye, sino, además, por el modo en que se combinan los diferentes componentes determinando que en NIVEL cada nivel de organización aparezcan características nuevas, que no son CELULAR la simple suma de las propiedades de los componentes. En los más complejos, como nosotros, las células se especializan en diversos trabajos. Estas células especializadas que realizan la misma actividad y tienen el mismo origen embriológico se agrupan formando Célula ósea tejidos. Al agruparse varios tejidos distintos se forma un órgano, una NIVEL DE unidad estructural que se encarga de una función específica. Cuando TEJIDO varios órganos parecidos, es decir, formados por los mismos tejidos, se interrelacionan para cumplir, coordinadamente, una tarea compleja y Tejido NIVEL vital para el organismo, forman un sistema de órganos. Si, en cambio, óseo DE ÓRGANO órganos muy diferentes entre sí coordinan sus actos para cumplir una función, forman un aparato. Veamos estos niveles en profundidad.

NIVEL DE ORGANISMO

NIVEL DE APARATO

Aparato locomotor

Sistema óseo

Órgano: hueso

Niveles de organización.

Espermatozoide (célula reproductora masculina) Axón de la neurona

Glóbulo blanco (célula sanguínea)

Hepatocito (célula del hígado)

Neurona motora (con fragmento de axón)

Célula endotelial (forma parte de los capilares sanguíneos)

Glóbulo rojo (célula sanguínea)

Célula muscular (del tejido muscular liso de los músculos involuntarios)

Plaquetas (no son células completas, sino fragmentos)

Enterocito (célula del intestino)

NIVEL DE SISTEMA

Diferentes formas celulares.

14 Nivel celular El primer nivel en esta organización es la célula, elemento fundamental en nuestro cuerpo. Se la define como unidad anatómica y funcional de los seres vivos. La célula está compuesta por una estructura llamada protoplasma, que incluye el núcleo, el citoplasma y la delgada membrana celular que rodea la célula. En general el núcleo está separado del citoplasma por la membrana nuclear. Tanto el núcleo como el citoplasma contienen estructuras, los organelos, llamados así porque parecen pequeños órganos con funciones específicas. Por ejemplo: las mitocondrias, los ribosomas, el retículo endoplasmático, el nucléolo. Todas las células cumplen funciones comunes llamadas vitales (del latín vita, ‘vida’), se expresa así la idea de la célula como estructura viva. Las células se nutren, se relacionan y se reproducen. El ser humano es un organismo pluricelular: Espermatozoide. posee diversos tipos celulares especializados en funciones concretas. Las células que tapizan el interior del intestino, por ejemplo, tienen la capacidad de absorber sustancias del contenido intestinal. Las células ubicadas en la capa externa de la piel, dispuestas en láminas o capas, cumplen una función protectora. Las células, en general, tienen formas diversas. En algunos casos, la forma se relaciona con la función que realizan. Por ejemplo, las neuronas poseen prolongaciones, algunas Glóbulos rojos y blancos de las cuales alcanzan 1 m de largo y se conectan así con las células que se encuentran distantes. Las células musculares de forma alargada acortan su longitud al contraerse.

O (oxígeno) 2

Neuronas.

CL- (cloro)

Aminoácidos

Na+ (sodio)

Glucosa Hepatocitos humanos.

Ácidos grasos

Residuos

Ca++ (calcio)

Esquema de célula humana rodeada de sustancias.

10. Averigua qué forma tienen las células de la epidermis (piel) y de los músculos y relaciónalas con la función que cumplen.

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H O (agua)

15 En otros casos la forma no está relacionada con la función sino con el medio en el que se encuentran las células: cuando el medio es líquido muchas células adoptan forma esférica; cuando están en masa compacta su forma resulta de la presión de las otras células que las rodean, por lo que adoptan formas poliédricas con muchas caras. Otras células tienen formas cambiantes, como los leucocitos (glóbulos blancos). El tamaño celular también es variable; promedialmente la medida oscila entre 10 y 60 µm (micrómetros) (1 µm = 1/1000 mm). La duración de la vida de las células tampoco es igual en todos los casos. Por ejemplo, la piel que recubre nuestro cuerpo no es la misma que teníamos hace un mes, el tejido que tapiza el interior del intestino se renueva por completo en una semana y los glóbulos rojos viven 120 días. Hígado

Lóbulos (derecho e izquierdo) del hígado Colédoco Vesícula biliar

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Duodeno

El Área de Terapia Celular y Medicina Regenerativa en el Hospital de Clínicas, dependiente de la facultad de medicina de la UDELAR, tiene por objetivo el desarrollo de este nuevo campo en nuestro país y el establecimiento formal de esta especialidad médica en nuestro país.

El hígado y su relación con la vesícula biliar y el duodeno. En el futuro inmediato, varios órganos podrán recuperarse o sustituirse por intermediación de la estimulación de células madre.

Para leer un poco más Células madre: células especiales. En nuestro organismo tenemos un tipo de células muy especial: son células capaces de originar diferentes tipos de tejidos u órganos. La función primaria de estas células en un organismo vivo es mantener y reparar el tejido en el que se encuentran. Son capaces de dividirse y renovarse por largos períodos, no están especializadas (es decir, no tienen una función definida) y pueden evolucionar a una célula especializada por medio de un proceso de diferenciación. Son pluripotenciales, es decir, que tienen múltiples potencialidades. Por lo general, cada tipo de tejido está constituido por un tipo de células especializadas: óseas, de la piel, del músculo. Estas células pueden dar lugar a todos esos tipos celulares. Tienen una vida ilimitada debido a su autorrenovación. Las llamamos células madre. Actúan a modo de fábricas que suministran células funcionales para sustituir a las que se van perdiendo. Por ejemplo, la mayoría de las células sanguíneas que circulan por nuestro cuerpo tiene su origen en una pequeña población de células madre que se aloja en la médula ósea (ubicada en el interior de algunos huesos). Estas características hacen que las células madre se utilicen para el tratamiento de diversas enfermedades. Por ejemplo, un paciente presenta una actividad reducida en las paredes musculares del corazón, entonces se les incorporan células madre extraídas del músculo del muslo. Ubicadas en este tejido especial, las células madre se multiplican y diferencian sustituyendo a las células cardíacas muertas. 11. ¿Qué ventaja supones que ofrece el transplante de un órgano generado a partir de células madre del propio individuo en lugar de un órgano donado por otra persona? 12. Averigua en qué parte de nuestro cuerpo se encuentran las células madre.

16 Nivel tisular El segundo nivel de organización son los tejidos. Están constituidos por células agrupadas que tienen la misma estructura y el mismo origen y realizan una función especial. Si tomamos como referencia, por ejemplo, un miembro superior e investigamos los tejidos que lo componen, encontramos cuatro tejidos fundamentales: tejido epitelial, tejido conectivo, tejido muscular y tejido nervioso.

Tejido epitelial.

Tejido epitelial: está formado por células unidas entre sí que constituyen capas. Recubre la superficie externa, como la epidermis, y las superficies de cavidades internas y de órganos. En la superficie externa, cumple la función de protección de la entrada de microorganismos, de golpes, de pérdida de agua, etcétera. En las superficies internas cumple funciones de absorción de sustancias o segregación de productos, como en las glándulas. En algunos casos puede también cumplir funciones sensoriales, como en el caso de la mucosa olfatoria.

Tejido conectivo: comprende el tejido conjuntivo, el tejido adiposo, el tejido cartilaginoso y el tejido óseo.

Tejido adiposo.

Tejido cartilaginoso.

• Tejido adiposo: sus células llamadas adipositos poseen lípidos; cumple las funciones de reserva energética y de aislamiento térmico. • Tejido cartilaginoso: sus células más representativas son las llamadas condrocitos, que elaboran la sustancia intercelular más o menos sólida. En el hombre adulto el tejido cartilaginoso no es mucho; se encuentra en las articulaciones de la tráquea, la nariz y el pabellón de la oreja. En cambio, en la etapa fetal y en la infancia el cartílago es mucho más abundante, crece rápidamente y tiene cierta consistencia. Estas son propiedades importantes en la formación del esqueleto, en la cual el tejido cartilaginoso tiene un papel sustancial. • Tejido óseo: sus células llamadas osteocitos elaboran la sustancia intercelular mineralizada y fibras orgánicas. Esas sustancias forman láminas o capas dispuestas concéntricamente alrededor de canales longitudinales (conductos de Havers) donde se alojan vasos sanguíneos y nervios.

Tejido óseo.

Corte de hueso seco visto al miscrocopio óptico.

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• Tejido conjuntivo: cumple las funciones de unión, sostén y nutrición de otros tejidos y de órganos. Lo forman células especializadas y gran cantidad de sustancia intercelular con fibras que sirven de «andamios» para el sostén.

17 Tejido muscular: está formado por células muy especializadas llamadas fibrocélulas. Su propiedad principal es la contractilidad: pueden modificar sus dimensiones disminuyendo su longitud y aumentando su espesor. Existen tres tipos de tejido muscular: el tejido muscular liso, el tejido muscular estriado y el tejido muscular cardíaco. • Tejido muscular liso: sus células poseen forma de huso (se afinan en los extremos), cada una con un núcleo central. Se encuentran en las paredes de las vísceras huecas. Su contracción es involuntaria, lenta y sostenida en el tiempo. Tejido muscular cardíaco.

• Tejido muscular estriado: lo forman células alargadas, con muchos núcleos periféricos, que presentan una estriación característica. Su contracción es voluntaria, rápida y poco sostenida. Forma los músculos que se asocian al esqueleto, involucrados con la postura, la protección de órganos y el movimiento. • Tejido muscular cardíaco: sus células poseen un núcleo central y se unen entre sí. Son responsables del movimiento cardíaco respondiendo a los estímulos generados en el propio órgano.

Tejido muscular liso.

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Tejido muscular estriado.

Tejido nervioso: sus células se llaman neuronas y generalmente poseen forma arborescente. Se distinguen en ellas dos partes: el cuerpo celular y las prolongaciones (las dendritas y el axón). Su función principal es la comunicación: reciben estímulos y los transmiten a diferentes células del cuerpo. Las glías son células nerviosas que se asocian con las neuronas para protegerlas, nutrirlas y sostenerlas, entre otras funciones. Las neuronas no pueden funcionar en ausencia de estas.

Tejido nervioso visto con un microscopio electrónico.

Tejido nervioso.

18 Nivel orgánico Durante el desarrollo embrionario los tejidos se organizan constituyendo órganos. Los órganos son estructuras compuestas por uno o varios tipos de tejidos que trabajan coordinados para realizar una actividad particular, una función específica. En la página 22 estudiaremos un órgano en profundidad: la piel, el mayor de todos los órganos de nuestro cuerpo.

Nivel sistémico Sistemas

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El conjunto de órganos constituidos por el mismo tipo de tejido y que trabaja coordinadamente para cumplir una misma función recibe el nombre de sistema. En los animales vertebrados, entre los que estamos los seres humanos, se distinguen seis sistemas: el tegumentario, el esquelético, el muscular, el nervioso, el endócrino y el linfático. Sistema tegumentario: está formado por la piel y formaciones tegumentarias, pelos, uñas, glándulas, etcétera. Tiene como principales misiones la defensa contra la entrada de microorganismos, la protección contra agresiones del medio externo y la deshidratación, la recepción de ciertos estímulos externos y el control de la temperatura corporal. Sistema esquelético: está formado por el tejido cartilaginoso y el tejido óseo. Su función principal es ser el armazón del cuerpo sosteniendo todas las estructuras y permitiendo el movimiento. A la vez sirve de protección; por ejemplo, la columna vertebral rodea y protege a la médula espinal. Sistema muscular: está constituido por el tejido muscular. Sus funciones principales son: generar la fuerza, producir el movimiento y mantener el equilibrio de nuestro esqueleto. Además determina la forma del cuerpo (junto con los huesos) y protege y sujeta algunos órganos. Sistema nervioso: está formado por los centros nerviosos encefálicos, la médula espinal y los nervios. Su función es la captación de estímulos externos e internos, su interpretación y la emisión de respuestas.

Sistema esquelético

Aparato circulatorio

Sistema nervioso

Sistema muscular

Sistema endocrino

19 Sistema endócrino: está formado por las glándulas de secreción internas o endócrinas. Se encarga del control hormonal del funcionamiento del cuerpo. Sistema linfático: se compone de los vasos linfáticos, los capilares linfáticos y el medio circulatorio llamado linfa. Su principal misión es el retorno del plasma sanguíneo y otros fluidos intercelulares a la circulación sanguínea, así como la respuesta defensiva inmunológica contra agentes microbianos invasores.

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Aparatos El conjunto de órganos histológicamente diferentes que cooperan entre sí para realizar una determinada función recibe el nombre de aparato. En el cuerpo humano se distinguen cinco aparatos: el aparato circulatorio, el aparato respiratorio, el aparato digestivo, el aparato excretor y el aparato reproductor. Aparato circulatorio: está formado por el corazón, las arterias, las venas y los capilares sanguíneos, así como por la sangre (plasma y células sanguíneas). Su misión es el transporte de nutrientes, O2 y CO2, así como colaborar en el mantenimiento de la temperatura corporal y del pH interno. Aparato respiratorio: se compone de los pulmones y las vías respiratorias (laringe, tráquea, bronquios y bronquiolos). Su misión es la captación de oxígeno del medio externo y la eliminación al exterior del dióxido de carbono. Aparato digestivo: se compone del tubo digestivo (boca, faringe, esófago, estómago, intestino y ano), el hígado y el páncreas. Tiene como función la captación de alimento, su digestión y absorción y la eliminación de los desechos no digeribles. Aparato excretor: está compuesto básicamente por los riñones, la vejiga urinaria, los uréteres y la uretra. Interviene en la eliminación de moléculas de desecho metabólico, así como en el mantenimiento del volumen y la composición del fluido extracelular. Aparato reproductor: se compone de los testículos, los conductos deferentes y el pene en el sexo masculino, y de los ovarios, las trompas de Falopio, el útero y la vagina en el sexo femenino. Su principal función es la producción de células germinales llamadas espermatozoides y óvulos. En resumen, el cuerpo se organiza de la siguiente manera: las células constituyen tejidos, los tejidos forman órganos y los órganos se agrupan en sistemas o aparatos. Todos ellos realizan trabajos específicos, pero en conjunto se manifiestan como un todo organizado: el cuerpo humano.

Sistema linfático

Aparato respiratorio

Aparato reproductor

Aparato digestivo

20 Funciones vitales, sistemas y aparatos Los esquemas siguientes muestran los aparatos y sistemas que aseguran el cumplimiento de las funciones vitales. En ellos encontrarás las funciones más representativas.

Todos estos sistemas intervienen en la función de relación

Encéfalo Músculos Médula espinal Huesos

SISTEMA NERVIOSO

Nervios

SISTEMA ÓSEO

Glándulas endocrinas

SISTEMA LOCOMOTOR

Movimiento, sostén y protección El sistema locomotor está formado por dos sistemas: el sistema osteoarticular y el sistema muscular. Su función es posibilitar el movimiento, dar forma al cuerpo y proteger órganos internos delicados.

SISTEMA ENDOCRINO

Control del cuerpo y percepción del entorno Dos sistemas, el nervioso y el endocrino, se encargan del control interno de nuestro organismo y de la percepción del entorno.

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SISTEMA MUSCULAR

21 Aparatos que intervienen en las funciones de nutrición

APARATO DIGESTIVO

APARATO RESPIRATORIO

APARATO CIRCULATORIO

APARATO EXCRETOR

Obtención de materia y energía Los aparatos digestivo y respiratorio aportan nutrientes y transforman energía. El aparato circulatorio transporta sustancias. El aparato excretor limpia la sangre de desechos.

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Aparatos que intervienen en la función de reproducción

APARATO GENITAL masculino

APARATO GENITAL femenino

Perpetuación de la especie

13. Nombra algunas de las regiones y órganos que componen el cuerpo humano. 14. ¿Nombraste los huesos como órganos? ¿Por qué? 15. Se dice que el corazón es el órgano más importante del organismo. ¿Estás de acuerdo con esta afirmación? ¿Por qué? 16. Nombra situaciones externas al cuerpo humano que pueden provocarle alteraciones. 17. Menciona disciplinas científicas que aportan conocimientos al estudio del cuerpo del hombre y su funcionamiento. 18. ¿Conoces algunos instrumentos que se utilizan en medicina para el diagnóstico de las alteraciones de salud? ¿Cuáles?

Nuestro mayor órgano: la piel La piel humana es un órgano complejo, responsable de diversas funciones fundamentales para la vida. Además de proteger nuestro cuerpo de la acción de agentes físicos, químicos y biológicos, la piel es responsable de nuestra sensibilidad táctil y del mantenimiento de la temperatura corporal. Se ubica en la superficie del cuerpo y abarca casi dos metros cuadrados de extensión; es el órgano de mayor tamaño. Está organizado en tres capas: una superficial, la epidermis, otra intermedia, la dermis, y una profunda, la hipodermis. Epidermis: en esta capa las células del tejido epitelial están muy unidas entre sí y forman varios estratos compuestos por láminas. Se reponen desde de su borde interno hasta renovarse completamente en un lapso de 30 días. En su evolución, estas células producen un pigmento llamado melanina que colorea la epidermis. Dermis: en esta capa abunda el tejido conectivo rico en fibras, que nutre y fija la capa superficial. Se ubican en ella diversas glándulas (sudoríparas y sebáceas), folículo piloso, músculo horripilador, terminaciones nerviosas sensitivas y vasos sanguíneos. Hipodermis: tiene abundantes adipocitos y terminaciones nerviosas.

Funciones de la piel Protección

Excreción Formaciones epidérmicas como las glándulas sudoríparas y sebáceas complementan las funciones de excreción de los riñones. Los productos tóxicos resultantes de la actividad celular también son eliminados por estas glándulas. Esquema de una glándula sudorípara.

Poros Epidermis

Dermis Conducto

Parte globular

Superficie de la piel

La piel es la primera defensa del organismo frente al medio externo, actúa como una verdadera barrera. Gracias a su impenetrabilidad y al sudor y el cebo que contienen sustancias ácidas y bactericidas, nos protege de agentes biológicos como bacterias y otros organismos parásitos. También nos protege de agentes químicos como algunas sustancias corrosivas, de agentes físicos como la radiación solar (mediante la melanina, pigmento que filtra los rayos ultravioletas) y de traumatismos.

23 Regulación de la temperatura corporal La piel interviene en la regulación de la temperatura corporal por medio de varios mecanismos, por ejemplo la transpiración y la modificación de la circulación sanguínea superficial. Cuando la temperatura ambiente disminuye, los vasos sanguíneos dérmicos se contraen haciendo que se reduzca el volumen de sangre que llega a la piel y que la circulación se concentre en órganos internos. De esta manera se transfiere menos calor al exterior y se conserva en el interior. Cuando aumenta la temperatura ambiente, los vasos sanguíneos de la piel se dilatan y la circulación superficial aumenta, las glándulas sudoríparas producen más sudor, y este sale por la superficie de la piel. El sudor se evapora y así transfiere el exceso de calor al exterior. También los adipocitos de la epidermis, por sus componentes grasos, ayudan a mantener la temperatura corporal al reducir la transferencia de calor al exterior. Son una reserva de energía calórica.

Sensorial La piel está repleta de terminaciones nerviosas capaces de captar estímulos mecánicos, térmicos o dolorosos. Estás terminaciones reciben el nombre genérico de receptores cutáneos y se ubican en la dermis. Se diferencian según su anatomía y el tipo de estímulo que captan. Terminaciones nerviosas libres: están en casi todas las regiones del cuerpo ubicadas entre las Epidermis células epiteliales o el tejido conectivo. Captan Pelo estímulos dolorosos persistentes. Terminaciones Corpúsculos de Pacini: predominan en los Terminaciones de Merkel dedos de las manos y de los pies. Captan estílibres Poro mulos de presión profunda. Corpúsculos de Meissner: se ubican en la punta de los dedos, los labios, las plantas de los pies y las palmas de las manos. Captan estímulos táctiles finos (por ejemplo, detalles de los objetos que tocamos al buscar algo en los bolsillos Dermis que reconocemos por su forma y textura). Corpúsculos de Krause: se ubican en zonas próximas a las membranas mucosas, alrededor de los labios y de los órganos genitales. Su función es percibir el frío o la disminución de calor. Corpúsculos de Ruffini: se ubican en las palTejido mas de las manos, las plantas de los pies y las subcutáneo puntas de los dedos. Su función es la percepción del calor. Cospúsculo

de Meissner Cospúsculo de Ruffini

Cospúsculo de Pacini

Glándula sudorípara

Representación esquemática que muestra algunos tipos de receptores sensoriales en la piel humana. (Imagen sin escala, colores ficticios)

24 Anexos epidérmicos: pelo, uñas y glándulas Pelo El pelo es un frío bastón de una proteína llamada queratina producido por la compactación de restos de células epidérmicas muertas. Los que crecen en el cuero cabelludo reciben el nombre de cabellos. El pelo se forma en el interior del folículo piloso, un tubo de células epidérmicas que penetra en la dermis. En el fondo de ese folículo tiene lugar la producción de células que sintetizan queratina, mueren y se compactan en la base del pelo haciéndolo crecer. Cada folículo piloso está unido a un pequeño músculo erector, que permite el movimiento del pelo, y a una o más glándulas sebáceas que lo lubrican. El pelo está presente en todo el cuerpo humano, en mayor o menor cantidad. Las únicas zonas exentas por completo de pelo son las palmas de las manos, las plantas de los pies y ciertas partes de los órganos genitales. Una persona tiene una media de 5 millones de folículos pilosos en el cuerpo, de los cuales entre 100 000 y 150 000 se localizan en la cabeza. Los folículos pilosos alternan fases de producción del pelo y fases de reposo. La duración de esas fases varía en las distintas partes del cuerpo y determina la longitud final que puede llegar a alcanzar un pelo. Por ejemplo, en el cuero cabelludo cada folículo tiene fases de actividad ininterrumpida de tres a cinco años (durante las que produce un cabello a razón de 0,4 mm por día) intercaladas con fases de inactividad de cerca de cuatro meses.

Uñas Las uñas son placas de queratina situadas en las puntas de los dedos; en los pies nos dan más equilibrio al caminar y en las manos nos ayudan a tomar y manipular objetos. La uña crece por la continua compactación de restos de células muertas repletas de queratina, a partir de una doble epidermis localizada en su base (el llamado «lecho» de la uña o lecho ungueal).

Poro

Pelos

Epidermis Folículo piloso Dermis

Glándula sebácea

Vaso sanguíneo

Capa subcutánea Células adiposas

Músculo erector del pelo

Glándula sudorípara

25 Glándulas sebáceas y glándulas sudoríparas Las glándulas sebáceas son pequeñas bolsas constituidas por células epiteliales glandulares localizadas junto a los folículos pilosos, sobre los cuales lanzan su secreción oleosa. Su función es lubricar la piel y el pelo para evitar que se resequen. Las glándulas sudoríparas son estructuras tubulares, en forma de ovillo y localizadas en la dermis, que se abren en los poros, en la superficie de la dermis. Ahí eliminan el sudor, un fluido que contiene agua, iones de sodio, de potasio, de cloro, urea, amonio y ácido úrico. El sudor ayuda a mantener la temperatura corporal, ya que al evaporarse absorbe una gran cantidad de calor de la superficie del cuerpo, enfriándolo.

Cuidados para la salud de la piel

Beber suficiente agua es una buena forma de cuidarnos.

Nuestros hábitos y actitudes son un factor determinante de la salud de nuestra piel. Algunos de las más determinantes son: mantener una alimentación balanceada, beber suficiente agua, descansar lo necesario y cuidarse de los efectos nocivos que el sol puede ocasionar. El sol, tan necesario para la vida, puede provocar efectos muy perjudiciales para el ser humano. Uno de los más graves es el cáncer de piel. El efecto de la radiación solar es acumulativo, y se considera que el mayor daño solar se produce antes de los 18 años. Por ello las exposiciones al sol desde la infancia e incluso durante la adolescencia, incluyendo las actividades al aire libre, deben ser planificadas para que puedan disfrutarse sin alterar el desarrollo integral en estas edades.

El sol puede ocasionar daños si no se toman los recaudos necesarios. Lectura en sistema Braille.

19. Se estima que en la piel humana existen alrededor de 4 millones de receptores para la sensación de dolor, 500 000 para la presión, 150 000 para el frío y 16 000 para el calor. ¿Qué conclusión puedes obtener a partir de esta información? 20. ¿Sabes qué es el sistema Braille? ¿Cuál es su fundamento?

Protegerse de los daños que puede ocasionar el sol es tarea de todo el año.

21. Analiza el siguiente texto y resuelve las propuestas. Un paciente ingresa en el Centro Nacional de Quemados del Hospital de Clínicas con pérdida del 15% de la piel. Se presentaron serias complicaciones producto de la lesión (infecciones y otras), por lo que los médicos realizan un trasplante de piel. a) Explica qué complicaciones se producirían si el paciente no fuera trasplantado con nueva piel. b) ¿Podría realizarse el trasplante a partir de su propia piel? c) ¿Qué relación pueden tener las células madre con esa situación?

Podemos desarrollar varios tipos de protección contra la radiación ultravioleta por medios tanto físicos como químicos; lo recomendable es combinar ambos. Los medios físicos son varios, es importante saber escoger las mejores opciones. En cuanto a la ropa, la de nailon, lana, seda y poliéster protege más que la de algodón, viscosa, rayón y lino, y los tejidos que tienen menor espacio entre sus hilos (suelen ser más pesados y gruesos) así como los de tonos oscuros proporcionan mayor protección. Las gorras o sombreros deben estar confeccionados con tejidos que protejan de la radiación (algunos de los ya indicados). Los lentes de sol deben tener marcado CE (indica que cumplen con las normas de conformidad europea) y su nivel de filtro debe ser de 0 a 4. Es importante que cubran adecuadamente los laterales de los ojos. Los medios químicos de protección son sustancias que absorben porciones del espectro ultravioleta. Se presentan como lociones, cremas, geles y lápices labiales y tienen indicado el factor de protección solar (FPS) con un número. Cuanto más alto es el FPS, más alta es la protección y mayor es el tiempo que podemos permanecer al sol. La protección que nos brinda un protector solar depende de varios factores: el tipo de piel de la persona, la cantidad de protector que la piel ha absorbido (debe aplicarse 30 minutos antes de la exposición al sol para permitir una buena absorción), la cantidad y frecuencia de aplicación (se aplica en forma generosa y debe volver a aplicarse después de cada baño o cada dos horas) y las actividades que se realicen durante la exposición. Igualmente, es importante tener presente que el uso de protectores solares (físicos o químicos) no nos capacita para aumentar en forma descontrolada la exposición al sol directo o por reflejo procedente de la arena o del agua y que no se debe permanecer al sol entre las 11 y las 16 horas.

Centro NanoMat en Polo Tecnológico de Pando.

Para leer un poco más

¿Esta piel es tuya o de bovino? Los llamados laboratorios de cultivos de piel se han especializado en producir piel humana a partir de trozos muy pequeños de piel (de 2 cm2) extraídos de un paciente que ha sufrido severas quemaduras. Se obtienen láminas de este órgano para cubrir la superficie dañada del cuerpo de entre 1000 y 5000 veces el tamaño inicial. Estas láminas son frágiles y de difícil manejo, pero una vez injertadas logran prenderse y mantener cerrada la herida del paciente durante toda su vida. Una opción a este tipo de tratamientos es la piel sintética. Algunos países de Europa, Japón y Estados Unidos ya la fabrican e incluso la exportan, pero el costo es muy alto para nuestro país: alrededor de 220 dólares el centímetros cuadrado. Por esa razón se está trabajando para fabricarla aquí a un costo mucho menos. Extractamos de la página de la UDELAR parte de un artículo al respecto: Un equipo de investigadores de la Facultad de Química y el Centro NanoMat del Polo Tecnológico de Pando de la Universidad de la República (Udelar) trabaja en el desarrollo de piel sintética(…) Su función es la de proteger y regenerar los tejidos en casos de quemaduras y otras heridas importantes en la piel. Este grupo de científicos -integrado por Álvaro Mombrú, Helena Pardo, Ricardo Faccio, Mariano Romero e Ignacio Laborda- se propuso aplicar su experiencia en algún área sensible a nivel social: las quemaduras son relativamente frecuentes para quienes habitan en viviendas precarias, especialmente los niños. La colaboración que mantienen hace años con el Instituto Nacional de Donación y Trasplante de Células, Tejidos y Órganos, para la caracterización y criopreservación de los tejidos, resultó además el marco ideal para el emprendimiento. En Uruguay hay, por obvias razones, abundancia del principal elemento que se utiliza para la creación del material: el tendón bovino. De él se extrae el colágeno soluble, la proteína que “da vida” a la piel. Nuestro país está libre de la Enfermedad Espongiforme Bovina, más conocida como “el mal de la vaca loca”, lo cual es una condición excluyente para poder extraer el colágeno y producir el tejido. Además, el tendón de la vaca no tiene prácticamente ningún uso, por lo cual es de fácil acceso. http://www.universidad.edu.uy/prensa/renderItem/itemId/26261

Gentileza de http://www.universidad.edu.uy/

Piel sintética creada en el Centro NanoMat.

Condiciones necesarias para el funcionamiento de nuestro cuerpo El cuerpo humano, al igual que todos los seres vivos, es un sistema abierto: incorpora materia y energía del exterior (por ejemplo alimentos y calor), las transforma en su interior y las utiliza para su mantenimiento y crecimiento. Debido a esas transformaciones genera desechos que libera al ambiente, a la vez que disipa energía en forma de calor. Es capaz, además, de captar información. A pesar de los intercambios, el organismo preserva su organización y autonomía. Esto no significa que se mantenga siempre igual; experimenta cambios, pero conservando ciertas condiciones compatibles con la vida, las que solo pueden variar dentro de límites bastante estrechos.

Regulación y homeostasis del medio interno Durante mucho tiempo los científicos creyeron que el organismo no poseía autonomía frente al medio, que lo interior estaba determinado por lo exterior, hasta que Claudio Bernard, un gran fisiólogo francés, introdujo a mediados del siglo XIX el concepto de medio interno: el medio que rodea a las células, circula por los vasos y es común a las diferentes partes del cuerpo. Observó que su composición debía mantenerse relativamente uniforme para que las células pudiesen vivir. Walter Cannon, en 1932, creó la palabra homeostasis (homeo, ‘similar’ y stasis, ‘quedarse’) para designar ese estado relativamente constante del medio interno, insistiendo en que no es algo inmóvil, sino sometido a ajustes permanentemente. Las funciones de regulación, en las que participan todos los órganos, permiten mantener las condiciones del medio interno, en el que viven las células, y adaptarse a ambientes variados por la realización de tales ajustes. El organismo es capaz de captar información sobre los cambios que ocurren en el medio interno, de interpretarla y de responder con el ajuste correspondiente. Observa el ejemplo de la gráfica.

glicemia (en g/l)

1,5 1 0,5 0

ingestion de glucosa

tiempo (en h)

Variación de la glucosa en la sangre, después de tomar 100g de glucosa disuelta.

El nivel de glucosa en sangre sube por ingestión de alimentos azucarados.

29 La concentración de glucosa en nuestra sangre se mantiene normalmente dentro de ciertos límites (en ayunas de 0,70 a 1,1 g por litro); después de ingerir comidas ricas en glúcidos este nivel sube. Entran en acción entonces procesos de regulación que hacen que una parte de la glucosa sanguínea pase a reserva, con lo cual la concentración de glucosa en la sangre desciende. Al recibir información del ajuste, cesa la acción que lo produjo. Existen miles de sistemas de control: unos controlan funciones intracelulares, otros funciones de un órgano y otros las interrelaciones entre órganos. Te proponemos una comparación para comprender mejor cómo actúan los mecanismos reguladores: Los radiadores eléctricos con termostato que se usan para calentar habitaciones tienen un dispositivo que corta automáticamente la corriente cuando la temperatura sube por encima de cierto nivel que deseamos mantener y que fijamos previamente. Sucede lo contrario cuando la temperatura está por debajo. Controlamos así una variable: la temperatura. Elementos del radiador: A Un captor que recibe la información: temperatura. Esta información se transmite a: B Un centro comparador, de control, que compara la información recibida con la temperatura deseable y establece la corrección a realizar. Algunas veces las funciones de A y B coinciden en la misma pieza. De lo contrario, se necesita una forma de comunicar el mensaje de A a B. C Un mecanismo que dé la «orden»: cortar la corriente o coEl nivel de glucosa en sangre baja por el ejercicio. nectarla. Alguna forma de comunicar la orden de B a C.

22. Ensaya aplicar el esquema al ejercicio siguiente. En la página anterior leíste un ejemplo de regulación de la glucosa de la sangre. Supongamos ahora que tu nivel de glucosa en sangre bajó porque estuviste mucho tiempo sin comer. El páncreas es un órgano que lo detecta y al hacerlo, envía a la sangre una sustancia. Esta, al llegar a otro órgano, el hígado, hace que retire glucosa de sus reservas y la envíe a la sangre. ¿Encuentras alguna semejanza entre esta situación y la regulación realizada por el termostato? ¿Qué letra corresponde a cada uno de los actores?

Nivel fijado

mensaje hacia el centro (aferente) CAPTOR

CENTRO COMPARADOR

mensaje desde el centro al ejecutor (eferente) DISPOSITIVO QUE CORTA O RESTABLECE LA CORRIENTE

TEMPERATURA CORREGIDA SEGÚN EL NIVEL FIJADO Variación de la temperatura de la habitación

ascenso o descenso de la temperatura