Tema 1 La organizaciรณn del cuerpo humano
1.- Introducción 2.- Los niveles de organización 3.- La célula 3.1.- La estructura celular 3.2.- Otros tipos celulares 4.- Especialización celular 5.- Tejidos 6.- Órganos 7.- Aparatos y sistemas
Tema 1.- La organización del cuerpo humano 1.- Introducción Para comprender el funcionamiento del cuerpo humano, es necesario conocer la composición y la estructura de todas sus partes, definiendo de esta forma el funcionamiento general. A lo largo del presente tema se estudiarán los niveles de organización que posee el cuerpo humano, centrándonos en las células que componen todas sus partes, los tejidos que forman y el funcionamiento coordinado de los diferentes órganos, aparatos y sistemas para poder llevar a cabo las funciones vitales de nutrición, relación y reproducción. Los seres vivos pluricelulares como el ser humano, poseen una complejidad estructural muy alta, por lo que empezaremos su estudio asentando las bases generales de su organización para, después, abordar con detenimiento el conocimiento de sus partes principales, relacionándolas como un todo para entender el funcionamiento general de nuestro cuerpo.
Tema 1.- La organización del cuerpo humano 2.- Los niveles de organización Para estudiar el cuerpo humano, así como las funciones que desempeñan las diferentes partes que lo forman, es necesario estudiar la materia que lo compone y cómo se organiza hasta alcanzar la complejidad que posee. Son los denominados niveles de organización, que se van ordenando en una escala en la que cada nivel es más complejo que el anterior:
Tema 1.- La organización del cuerpo humano Nivel atómico: Son los átomos presentes en la tabla periódica, siendo la unidad más pequeña de materia que no puede dividirse en una reacción química, aunque los átomos están formados por partículas más pequeñas llamadas electrones, protones y neutrones. Hay que tener en cuenta que en los seres vivos no están todos los átomos de la tabla periódica, y los que sí están se encuentran en una proporción diferente a la que vemos en la materia inerte, por lo que la vida ha seleccionado los átomos que tienen unas características adecuadas para desempeñar unas funciones u otras. Los átomos que forman a todos los seres vivos se llaman bioelementos y los principales son el carbono (C), el hidrógeno (H), el oxígeno (O), el nitrógeno (N), el fósforo (P) y el azufre (S). Nivel molecular: Son la unión de átomos mediante enlaces químicos, pudiendo ser el mismo, como el oxígeno atmosférico (O2), o diferentes, como el agua (H2O). Las moléculas que forman los seres vivos se llaman biomoléculas y son seis: agua, sales minerales, glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.
Tema 1.- La organización del cuerpo humano Nivel celular: Las biomoléculas se unen entre sí para formar la célula, que es la unidad más pequeña que contiene vida y la unidad básica que forma a todos los seres vivos. Pueden ser muy diferentes, como las neuronas, las fibras musculares o los glóbulos rojos. Los seres vivos que tienen una única célula son unicelulares, los que tienen más son pluricelulares y tienen más niveles de organización al ser más complejos. Nivel tisular: En muchos organismos pluricelulares, como en el ser humano, las células se agrupan formando tejidos, que se definen como un conjunto de células especializadas con una forma similar y que desempeñan una función determinada. Por ejemplo, el tejido nervioso o el tejido muscular. Nivel de órgano: Los órganos son agrupaciones de diferentes tejidos para llevar a cabo una función determinada, como el hígado o el corazón. Nivel de aparato o sistema: Unión de diferentes órganos para desempeñar, de forma conjunta, una función determinada. Se denomina sistema si los órganos son similares, como el sistema esquelético, o aparato si los órganos son muy diferentes entre sí, como el aparato digestivo. Nivel de organismo: Todos los niveles de organización dan lugar a un organismo, como el ser humano.
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Tema 1.- La organización del cuerpo humano 3.- La célula La célula es la unidad más pequeña que contiene vida y forma a todos los seres vivos, por lo que todas las partes de nuestro cuerpo están formadas por células. Se define como la unidad estructural, funcional y genética de los seres vivos: Unidad estructural: Todos los seres vivos están formados por células. Unidad funcional: Es la unidad más pequeña capaz de realizar las tres funciones vitales de nutrición, relación y reproducción. Unidad genética: Todas las células poseen un material genético (ADN) donde está toda la información del ser vivo, siendo capaces de transmitir dicho material a las células hijas. Los seres humanos estamos compuestos por células eucariotas animales, poseen un tamaño medio (el tamaño, la forma y las características pueden variar mucho) de 10-30 µm y en un cuerpo adulto hay alrededor de 100 billones de células, formadas por divisiones sucesivas y constantes a partir de la célula inicial o cigoto. 3.1.- La estructura celular: Todas las células están compuestas por unas estructuras básicas a las que se suman los orgánulos típicos de las células eucariotas animales. Son las siguientes:
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Todas las células, tanto las procariotas como las eucariotas, poseen tres estructuras básicas: Membrana plasmática: Es la envoltura externa que separa el interior de la célula del exterior. Se trata de una barrera formada por una doble capa de lípidos, junto con proteínas y glúcidos. La estructura permite que la célula tenga en su interior un contenido propio y diferente al del exterior, pero con la capacidad de permitir un intercambio específico de sustancias en ambas direcciones en función de las necesidades específicas (incorpora sustancias que necesita y expulsa sustancias de desecho).
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Todas las células, tanto las procariotas como las eucariotas, poseen tres estructuras básicas: Citoplasma: Líquido interno delimitado por la membrana plasmática. Está formado por agua, sustancias disueltas y los orgánulos celulares que realizan las funciones celulares. Material genético (ADN): Biomolécula que contiene toda la información del individuo. En las células eucariotas está delimitado por una doble membrana de lípidos que, en su conjunto, recibe el nombre de núcleo. Regula la actividad celular en todo momento.
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Los orgánulos que podemos encontrar en el citoplasma de las células eucariotas animales son: Citoesqueleto: Compuesto por fibras formadas por proteínas, las cuales se disponen por el citoplasma para originar y mantener la forma de la célula. Centriolos: Estructuras proteicas fibrosas que intervienen en la producción del citoesqueleto, en la formación de los cilios y los flagelos y en la división celular repartiendo los cromosomas.
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Los orgánulos que podemos encontrar en el citoplasma de las células eucariotas animales son: Ribosomas: Sintetizan las proteínas de la célula. Pueden estar dispersos en el citoplasma o adheridos al retículo endoplasmático rugoso. Retículo endoplasmático: Orgánulo membranoso con dos zonas diferenciadas: está el retículo endoplasmático rugoso, llamado así porque tiene ribosomas adheridos a su membrana y se encarga de producir y transportar proteínas. El retículo endoplasmático liso no posee ribosomas y es el encargado de la producción de lípidos.
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Los orgánulos que podemos encontrar en el citoplasma de las células eucariotas animales son: Aparato de Golgi: Orgánulo membranoso que se sitúa a continuación del retículo endoplasmático. Modifica las proteínas y los lípidos producidos en el retículo y después los transporta mediante vesículas hacia su destino final, que puede ser a otros orgánulos, a la membrana o fuera de la célula. Lisosoma: Orgánulo membranoso formado a partir del aparato de Golgi, se encarga de la digestión celular gracias a las enzimas digestivas que posee.
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Los orgánulos que podemos encontrar en el citoplasma de las células eucariotas animales son: Mitocondria: Orgánulo membranoso (poseen una doble membrana) responsable de obtener la energía que necesita la célula a través de un proceso denominado respiración celular. Utilizan oxígeno para oxidar biomoléculas orgánicas, principalmente glúcidos y lípidos, de las que obtienen energía y CO2. En función de las necesidades energéticas, el número de mitocondrias que podemos encontrar en la célula varía desde una a más de 100.
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Tema 1.- La organización del cuerpo humano 3.2.- Otros tipos celulares: Pese a estudiar con mayor profundidad a las células eucariotas animales por ser las que forman al ser humano, existen otros dos modelos celulares: Célula procariota: Son las células que poseen las bacterias y tienen un tamaño inferior a las eucariotas, comprendido entre 1-5 µm. No tienen núcleo, por lo que su material genético está disperso por el citoplasma, y tampoco tienen orgánulos membranosos. Envolviendo a la membrana plasmática poseen una pared celular, pero diferente a la de las células vegetales.
Tema 1.- La organización del cuerpo humano Célula eucariota vegetal: Poseen la misma organización que las animales, con un núcleo y orgánulos membranosos en el citoplasma (incluyendo a las mitocondrias), pero poseen algunas diferencias importantes. Las células vegetales son mayores que las animales, con un tamaño comprendido entre 10-100 µm, no poseen centriolos y, a diferencia de las animales, poseen una pared celular de celulosa en su parte externa, una vacuola grande que ocupa la mayor parte del citoplasma y cloroplastos con clorofila encargados de realizar la fotosíntesis para obtener biomoléculas orgánicas a partir de la luz solar y CO2.
Tema 1.- La organización del cuerpo humano 4.- Especialización celular Para poder formar la diversidad de estructuras que tenemos en el cuerpo, como un hueso o el cerebro, las células se especializan, es decir, varían su forma y tamaño para realizar funciones específicas y, al juntarse, forman los diferentes tejidos. Después de la fecundación, el cigoto se va dividiendo y formando células que tienen la capacidad de diferenciarse en cualquier tipo de célula, pero una vez diferenciadas ya no podrán volver a su estado inicial y sus divisiones posteriores originarán células del mismo tipo. Las células que pueden diferenciarse en cualquier tipo celular se conocen como células madre, pero en animales solo existen durante los primeros estadios del embrión, en la placenta y en el cordón umbilical. Tras el nacimiento, casi todas las células están diferenciadas excepto en zonas localizadas como la médula ósea, pero su capacidad de diferenciación es más limitada.
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Tema 1.- La organización del cuerpo humano 5.- Tejidos Un tejido se define como un conjunto de células con una forma similar y que desempeñan una función determinada, siendo la histología la ciencia encargada de su estudio. En el cuerpo humano existen cuatro tejidos principales, de los cuales se derivan varios tipos: Tejido epitelial: Formado por una o varias capas de células de diferentes formas (planas, cilíndricas o prismáticas) que están unidas entre sí sin dejar espacios entre ellas. Se encargan de tapizar superficies corporales y segregar sustancias. Existen dos grandes tipos: Tejido epitelial de revestimiento: Tiene una función protectora, ya que se encarga de tapizar superficies externas, como la piel, e internas, como la luz del tubo digestivo o las paredes internas de venas y arterias. Tejido epitelial glandular: Forma las glándulas que liberan sustancias; serán exocrinas si las liberan al exterior, como las gládulas sudoríparas o salivales, o endocrinas si se liberan a la sangre, son las hormonas.
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Tegumento de la piel
Vesícula biliar
Glándula exocrina de la tráquea
Glándula salival
Tema 1.- La organización del cuerpo humano Tejido conectivo: Son tejidos cuyas células están rodeadas de una abundante matriz extracelular donde secretan fibras como el colágeno, por lo que son tejidos fibrosos con función estructural, de soporte, de cohesión y de protección. En función del tipo de fibras y su abundancia, así como la consistencia de su matriz, existen varios tejidos: Tejido conjuntivo: Une órganos y tejidos, rellenando los espacios que existen entre ellos. También forman ligamentos y tendones. Tejido adiposo: Formado por células que almacenan grasa como reserva energética, pero también tiene función protectora y de aislante térmico.
Tejido conjuntivo laxo
Tejido adiposo
Tema 1.- La organización del cuerpo humano Tejido cartilaginoso: La matriz que rodea a las células es sólida, pero elástica. Tiene función de sostén, formando el esqueleto en embriones y permaneciendo en algunas zonas del individuo adulto como en las orejas, en la nariz o en la tráquea. Tejido óseo: La matriz que rodea a las células es sólida y dura ya que está formada por depósitos de sales minerales. Tiene función de sostén, formando el esqueleto en los individuos adultos.
Tejido cartilaginoso
Tejido óseo
Tema 1.- La organización del cuerpo humano Tejido sanguíneo: Es un tejido especial, ya que la matriz que lo forma es líquida y se llama plasma sanguíneo. La diversidad de las células que lo forman es muy alta, con glóbulos rojos encargados de transportar oxígeno, glóbulos blancos responsables de la respuesta frente a patógenos y plaquetas, que intervienen en la coagulación sanguínea.
Tema 1.- La organización del cuerpo humano Tejido muscular: Las células que lo forman están tan especializadas para realizar su función, la contracción muscular, que reciben un nombre específico: son las fibras musculares. Las fibras son células alargadas que, al contraerse de forma sincronizada, producen el movimiento. Hay tres tipos: Tejido muscular estriado: Sus células poseen varios núcleos y es el que forma los músculos cuya contracción es voluntaria. Tejido muscular liso: Sus células solo tienen un núcleo y es el que forma los músculos involuntarios como los que posee el estómago. Tejido muscular cardíaco: Posee características de los dos anteriores, tiene una contracción involuntaria y es el que forma el corazón.
Estriado
Liso
Cardíaco
Tema 1.- La organización del cuerpo humano Tejido nervioso: Es el tejido con las células más especializadas del cuerpo, las neuronas, encargadas de transmitir impulsos nerviosos. Forma el encéfalo, la médula espinal y los nervios. Como las neuronas están tan especializadas en realizar su función, han perdido la capacidad de realizar otras como la división celular, por esta razón, en el tejido nervioso también existen las células de la glía, que proporcionan a las neuronas alimento y protección.
Tema 1.- La organización del cuerpo humano 6.- Órganos Son las estructuras que están formadas por varios tejidos para realizar una función específica, como el corazón, el estómago, la tráquea o los riñones. El tejido muscular aportará movimiento, el tejido epitelial tapizará sus superficies y podrá secretar sustancias, el tejido adiposo protegerá toda la estructura frente a posibles impactos y el tejido conjuntivo mantendrá la integridad de todo el órgano.
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Tema 1.- La organización del cuerpo humano 7.- Aparatos y sistemas Los organismos unicelulares, como las bacterias, los protozoos y algunas algas y hongos, al estar formados por una única célula, deben ser capaces de realizar las tres funciones vitales de nutrición, relación y reproducción. Si modificaran mucho la forma de su célula para especializarse en solo un proceso, realizarían con mayor dificultad las otras dos funciones vitales. Los organismos pluricelulares, al tener millones de células, pueden realizar cada función en regiones diferentes, por lo que las células que forman cada parte sí pueden especializarse para llevar a cabo una función concreta y, al hacerlo así, aumenta su eficacia, formando un tubo digestivo para realizar la digestión o los órganos de los sentidos para relacionarse con el ambiente que les rodea. De esta forma, los diferentes aparatos y sistemas del cuerpo (formados por varios órganos) funcionan coordinadamente para llevar a cabo las tres funciones vitales.
Célula muscular estriada
Tejido muscular
Músculo
Sistema muscular
Tema 1.- La organización del cuerpo humano Función de nutrición Aparato digestivo
Aparato respiratorio
Aparato circulatorio
Aparato excretor
Transforma los Incorpora oxíTransporta diElimina susalimentos en nu- geno del aire y óxido de carbono, tancias de desecho trientes y los cede elimina el dióxido oxígeno, nutrientes y tóxicas mediante a la sangre. de carbono. y sustancias de de- la orina. secho.
Tema 1.- La organización del cuerpo humano Función de relación Sistema nervioso
Sistema endocrino
Capta estímuProduce horlos y elabora res- monas que regulan puestas. Regula y procesos como el coordina el orga- crecimiento. nismo.
Sistema muscular
Sistema esquelético
Permite el moSirve de soporvimiento del cuer- te para los múscupo, de las partes los y protege los voluntarias e invo- órganos internos. luntarias.
Tema 1.- La organización del cuerpo humano Función de reproducción Aparato reproductor masculino
Aparato reproductor femenino
Los aparatos reproductores producen los gametos, espermatozoides en hombres y óvulos en mujeres, encargados de formar un nuevo individuo tras la fecundación. En el útero de la mujer es donde se desarrolla en feto.