La Organizaci贸n del Cuerpo Humano 3潞ESO (2011/2012)
1.1. La célula, unidad fundamental de la vida 1.2. Estructura de la célula animal 1.3. Tipos de células 1.4. Estructura de la célula eucariota
1.1. La célula, unidad fundamental de la vida • Robert Hooke descubrió que los seres vivos están formados por estructuras microscópicas elementales que denominó células. La teoría celular es la parte de la biología actual que explica la constitución de los seres vivos en base a células. Sus principios básicos son los siguientes: ▫ La célula es la unidad anatómica de todo ser vivo, porque todo ser vivo está formado por una o más células. ▫ La célula es la unidad fisiológica de todo ser vivo, porque es la parte más pequeña con vida propia y realiza todas las funciones vitales: nutrición, relación y reproducción. ▫ Toda célula procede de otra célula, y el material hereditario (material genético formado por ADN) pasa de madres a hijas.
1.2. Componentes generales de toda célula Todas las células tienen unos componentes esenciales: • Citoplasma: Solución acuosa que contiene numerosas sustancias químicas disueltas. En él ocurren muchas reacciones del metabolismo celular. • Membrana plasmática: Separa el citoplasma del medio externo • Material genético: Contiene la información que se transmite a los descendientes. • Orgánulos subcelulares: Estructuras con diferentes funciones dentro de la célula. Los únicos orgánulos comunes a todos los tipos de células son los ribosomas, encargados de formar proteínas.
1.3.Tipos de células • De acuerdo con las características de estos cuatro elementos se distinguen dos tipos de célula: eucariota y procariota. EUCARIOTA
PROCARIOTA
ADN
El material genético está El material genético está disperso encerrado en una membrana, en el citoplasma. No existe núcleo formando el núcleo. celular.
ORGÁNULOS
Contiene muchos orgánulos Solo posee unos pequeños diferentes, algunos rodeados orgánulos llamados ribosomas. de membranas.
Esta organización celular la Este tipo de organización solo se ORGANISMOS presentan todos los seres vivos da en las bacterias. que no son bacterias.
EUCARIOTA
PROCARIOTA
1.4. ESTRUCTURA DE LA CÉLULA EUCARIOTA • MEMBRANA PLASMÁTICA : separa el citoplasma del medio extracelular, permite el intercambio de materia (tiene permeabilidad selectiva: deja pasar algunas sustancias y facilita o impide el paso de otras) y energía. • CITOPLASMA : Es el contenido de la célula excluyendo el núcleo. Está formado por una disolución rica en agua en el que se encuentran dispersos los orgánulos (estructuras que realizan las diferentes funciones de la célula). En él se llevan a cabo muchas reacciones metabólicas. • NÚCLEO: Estructura limitada por una membrana que contiene al material genético, con la información necesaria para dirigir y controlar las funciones celulares. Suele tener forma esférica y estar situada en el centro de la célula.
1.4.1. CÉLULA ANIMAL TÍPICA
1.4.1.1. Orgánulos de una célula animal • La mayoría de los orgánulos son mucho más pequeños que el núcleo, y no pueden observarse con un microscopio óptico, para ello es necesario un microscopio electrónico, de más potencia. No todas las células tienen todos los orgánulos, depende de las funciones que realice.
1.4.2. Célula vegetal • La organización celular de las células vegetales también es eucariota, pero presenta algunas diferencias con respecto a las células animales, debido a su particular modo de vida.
1.4.3. DIFERENCIAS CÉLULA VEGETAL • • •
• • •
Formas prismáticas Además de membrana plasmática PARED CELULAR de celulosa Con PLASTOS entre los que destacan los cloroplastos donde se realiza la fotosíntesis No posen Centriolos Una gran vacuola central Núcleo, citoplasma y orgánulos en la periferia
CÉLULA ANIMAL • • • • • •
Formas muy diversas: alargadas globulares Sólo membrana plasmática Sin Plastos Con CENTRIOLOS, por lo que pueden presentar cilios y flagelos Si existen vacuolas son pequeñas Núcleo central
2.1. Función de nutrición 2.2. Función de relación 2.3. Función de reproducción
2.1. FUNCIONES DE NUTRICIÓN NUTRICIÓN CELULAR : Conjunto de procesos destinados a: ▫ Proporcionar a la célula energía para realizar todas sus actividades ▫ Proporcionar materia orgánica para crecer y para reparar sus estructuras
Fases de la nutrición: 1. Incorporación de sustancias 2. Digestión de sustancias 3. Utilización de sustancias o Metabolismo 4. Eliminación de residuos
2.1.1.FASES DE LA NUTRICIÓN: Incorporación de sustancias Transporte pasivo (DIFUSIÓN)
PEQUEÑAS
ÓSMOSIS
(Difusión del agua)
Transporte activo
GRANDES
ENDOCITOSIS
Las moléculas y gases de pequeño tamaño (O2, CO2) fluyen de la zona donde existe mayor concentración a la de menor concentración hasta que se igualan las concentraciones
Difusión hacia el interior de la célula. Alta concentración exterior de O2
El agua atraviesa la membrana desde la disolución diluida hacia la concentrada, hasta que las concentraciones se igualan Transporte de sustancias desde el lugar en que su concentración es menor hacia donde es mayor. Requiere gasto de energía
La membrana se hunde y engloba a la partícula formando una pequeña bolsa que se incorpora al citoplasma
Difusión hacia el exterior de la célula Alta concentración interior de CO2
2.1.2.FASES DE LA NUTRICIÓN 2. Digestión de sustancias
En los LISOSOMAS por enzimas digestivas
3. Utilización de sustancias (Metabolismo) Los productos de la digestión pueden seguir dos vías
Construcción de moléculas complejas y estructuras celulares
ANABOLISMO CATABOLISMO
Ejemplo: Respiración celular
Degradación de moléculas a otras más sencillas para obtener energía
4. Eliminación de residuos
En el metabolismo se producen sustancias inútiles o incluso tóxicas para la célula que han de ser eliminadas. Se llama EXOCITOSIS al proceso por el cual las vesículas celulares vierten su contenido al exterior
2.1.2. TIPOS DE NUTRICIÓN AUTÓTROFA
Fotosíntesis (Cloroplastos)
La presentan las células capaces de fabricar su propia materia orgánica y destruirla en la misma célula para obtener energía
H2O + CO2
Luz solar
células vegetales
Glúcidos + O2 + Energía Respiración celular (Mitocondrias)
HETERÓTROFA
Respiración celular (Mitocondrias)
La presentan las células que necesitan incorporar del medio, a través de la membrana plasmática, la materia orgánica ya elaborada por otros organismos.
Glucosa + O2
células animales
H2O + CO2 + Energía
2.2. Función de relación • Mediante la función de relación las células reciben estímulos del medio y responden a ellos. • Estos estímulos pueden ser luminosos, químicos o mecánicos. • La respuesta más común a estos estímulos es el movimiento, que puede ser de dos tipos: ▫ Ameboide: Se produce por expansiones de la membrana plasmática o seudópodos.
▫ Vibrátil Está causado por la vibración de cilios y flagelos en un medio acuoso.
2.3. Función de reproducción celular • En la reproducción celular, una célula se divide dando origen a dos o más células descendientes, transmitiéndoles la información genética. • En los eucariotas, este proceso comprende dos fases sucesivas: ▫ DIVISIÓN DEL NÚCLEO (mitosis): El núcleo se divide en dos partes exactamente iguales. ▫ DIVISIÓN DEL CITOPLASMA (citocinesis): Durante este proceso todo el material del citoplasma se reparte entre las células hijas. Según el modo en el que se reparte distinguimos tres tipos: bipartición, gemación y esporulación.
2.3.1. MITOSIS Proceso por el cual la información genética de los cromosomas se transmite íntegramente a las células hijas, que resultan idénticas a la progenitora Para su estudio se divide en 4 fases: PROFASE, METAFASE, ANAFASE, TELOFASE
PROFASE
METAFASE
• Diferenciación de los cromosomas • División de los mismos en dos cromátidas • Desaparición de la membrana nuclear • Formación del huso acromático
• Centríolos situados en los polos de la célula • Huso acromático totalmente desarrollado • Cromosomas situados en un plano ecuatorial, perpendiculares al huso, con el centrómero dirigido hacia el interior (estrella madre) • Cromátidas sujetas por su centrómero a un filamento del huso
2.3.1. MITOSIS Para su estudio se divide en 4 fases: PROFASE, METAFASE, ANAFASE, TELOFASE
ANAFASE
• Progresivo acortamiento de los filamentos del huso • Separación y progresivo alejamiento de las dos cromátidas que forman la pareja • Desplazamiento de las cromátidas a los respectivos polos • Reabsorción casi total de los filamentos del huso
TELOFASE
• Reconstrucción de los núcleos de las células hijas - Las cromátidas se apelotonan - Se forma una nueva membrana nuclear - Las fibrillas del huso desaparecen • División del citoplasma (Citocinesis) - En células animales se produce por estrangulamiento - En células vegetales por aparición de un tabique (placa celular)
Entre cada dos divisiones existe un periodo de INTERFASE en la que: - Se duplica el material genético - Se sintetizan ARN y proteínas para realizar las funciones vitales
2.3.2. Formas de división del citoplasma Según el modo de repartirse el citoplasma existen:
Bipartición
Gemación
Esporulación
2.4. El funcionamiento de la célula •
El funcionamiento de una célula es el resultado de la actividad coordinada de sus orgánulos.
•
Un ejemplo de trabajo en cadena es la fabricación y exocitosis de una proteína: Las células fabrican grandes moléculas de proteínas algunas permanecen en la célula mientras otras, como las que forman parte de los jugos digestivos, se fabrican para salir de la célula. El proceso se desarrolla en sucesivas etapas: 1. Obtención de energía. La fabricación de proteínas requiere energía procedente de la respiración celular que sucede en las mitocondrias. 2. Obtención de una copia del ADN. La información contenida en el ADN se copia en una molécula más pequeña que sale del núcleo hacia los ribosomas 3. Fabricación de proteinas. En los ribosomas se fabrican las proteínas a partir de sustancias sencillas que la célula incorpora del medio. El proceso se realiza siguiendo las instrucciones contenidas en el ADN del núcleo. 4. Transporte. Los ribosomas introducen las proteínas fabricadas en el interior de las cavidades del retículo endoplasmático, por donde son transportadas. 5. Embalaje. El aparato de Golgi es el encargado de "empaquetar" en vesículas las moléculas que circulan por el interior del retículo. 6. Salida de las proteinas. Las vesículas del aparato de Golgi se pegan a la membrana plasmática y se abren al exterior para verter su contenido mediante exocitosis.
3.1. Clasificaci贸n 3.2. Organismos pluricelulares 3.3. Niveles de organizaci贸n pluricelular
3.1. Clasificación Según el número de células que posea el organismo, se diferencian: • ORGANISMOS UNICELULARES: formados por una sola célula que realiza todas las funciones vitales. Son unicelulares todos los organismos procariotas y algunos eucariotas como los protozoos y las levaduras. Cuando un organismo unicelular se reproduce, da lugar a dos células hijas independientes, que si permanecer juntas forman una colonia.
• ORGANISMOS PLURICELULARES: formados por un conjunto de células
3.2. Organismos pluricelulares Los seres pluricelulares se caracterizan por : • Están formados por un gran número de células • Las distintas funciones del organismo son realizadas por diferentes grupos de células • Las células están diferenciadas, es decir, existen diferentes tipos celulares, cada uno de los cuales realiza una función determinada en el conjunto del organismo. Para ello presentan distintas formas, tamaños e incluso orgánulos subcelulares. • Las células no pueden separarse del organismo y vivir independientemente. Necesitan la colaboración del resto de las células para poder vivir. • Un organismo pluricelular se forma a partir de una sola célula, llamada huevo o zigoto.
3.3. Niveles de organización pluricelular • Las células se unen en tejidos que son conjuntos de células, del mismo tipo, que realizan una misma función. Por sí solos, los tejidos no son funcionales. • Los tejidos se agrupan en órganos, que son agrupaciones de varios tejidos diferentes. • Los órganos no suelen actuar aislados, sino que se asocian en aparatos y sistemas. • La unión de todos los aparatos y sistemas da lugar al organismo completo.
El ser humano es un organismo pluricelular, con tejidos, de nutrición heterótrofa (se alimenta de materia orgánica), con digestión interna, es vertebrado y mamífero (amamanta a sus crías)
4.1. El hombre compuesto de biomoléculas INORGÁNICAS
BIOMOLÉCULAS
No constituidas básicamente por átomos de C y H • Agua (H2O): Constituye el 63% en peso del cuerpo • Oxígeno (O2) y el dióxido de carbono (CO2): Gases que intervienen en la respiración. • Cloruro sódico (NaCl) que hay disuelto en la sangre y en el interior de las células • Carbonato cálcico (CaCO3) • Fosfato cálcico Ca3(PO4)2 que constituyen los huesos
Constituidas básicamente por átomos de C y H
ORGÁNICAS
• Glúcidos: Constituidos por carbono, hidrógeno y oxígeno en la proporción CnH2nOn, (hidratos de carbono). Ejemplos son la glucosa que hay disuelta en la sangre y en el interior de las células y el glucógeno depositado en las células musculares el cual puede degradarse dando lugar a centenares de glucosas. • Lípidos: Constituidos básicamente por carbono e hidrógeno y, generalmente, una pequeña cantidad de oxígeno. Son sustancias insolubles en agua y solubles en disolventes orgánicos como el benceno C6H6. Ejemplos son las grasas y el colesterol. • Proteínas: Están constituidas por decenas o centenares de aminoácidos (moléculas que tienen un grupo ácido y un grupo amino). Por ejemplo la albúmina presente en la sangre y el colágeno presente en los huesos. • Ácidos nucleicos: Constituidos por C, H, O, N y P. Ejemplo es el ADN portador del mensaje genético.
4.2. El hombre formado por células • Sus células son eucariotas de tipo animal à presentan orgánulos celulares especializados en una función determinada y su material genético se encuentra protegido por una envoltura • Presentan nutrición heterótrofa à Para obtener su propia materia orgánica se alimenta se alimentan de materia orgánica. El conjunto de reacciones químicas encaminadas a obtener energía a partir de los alimentos (proceso denominado metabolismo celular) generalmente finaliza en la respiración celular que se realiza en las mitocondrias. • Tienen función de relación à Pueden captar determinados estímulos y emitir respuestas dinámicas, como por ejemplo la fagocitosis que realizan algunos tipos de glóbulos blancos, y respuestas estáticas, como es la secreción de sustancias que realizan las células de las glándulas salivales. • Presentan función de reproducción à La reproducción celular que genera células idénticas a la célula madre implica una duplicación del núcleo denominada mitosis y una división del citoplasma en dos, denominada citocinesis
4.3. El hombre es un organismo pluricelular • Es pluricelular à está formado por millones de células que cooperan para realizar las funciones de todo el organismo, y para ello las células se especializan y se agrupan para dar lugar a estructuras más complejas. Estas células no son autónomas, necesitan la colaboración de las otras para sobrevivir. La forma de las células guarda relación con la función específica que realizan. • El Nivel de organización pluricelular: Comprende los tejidos , los órganos , los sistemas y los aparatos .
4.3.1.Tejidos • Tejido es el nivel de organización situado entre el nivel celular y el nivel orgánico. • Tejido = Conjunto de células especializadas en una determinada función que poseen una estructura propia. • Los tejidos animales, salvo excepciones, están formados por:
▫ CÉLULAS: Pueden ser iguales o diferentes (dispuestas con un orden) ▫ SUSTANCIA INTERCELULAR: Baña a las células. Puede ser líquida (disolución acuosa con fibras) o sólida
4.3.1. Tejidos Animales: Clasificación Existen cuatro tejidos fundamentales que según su origen embriológico, se pueden clasificar en: EPITELIAL CON CÉLULAS POCO DIFERENCIADAS
De revestimiento Glandular Laxo Denso
CONECTIVO
Reticular Cartilaginoso Óseo Liso
CON CÉLULAS MUY DIFERENCIADAS
MUSCULAR
Estriado Cardiaco
NERVIOSO
4.3.2. Clasificación según su función • Formado por varias capas de células • Constituyen la cubierta exterior del cuerpo • Ejemplo: piel
PROTECCIÓN • Formado por una capa de células • Se encuentran recubriendo las cavidades internas • Ejemplos: Pared de los capilares, Pared interior del tubo digestivo y de las vías respiratorias
SECRECIÓN
• Formado por células epiteliales especializadas en producir y segregar sustancias • Las células se suelen agrupar formando glándulas • Ejemplos: Glándulas sebáceas (producen la grasa del pelo)
4.3.2. Clasificación según su función UNIÓN DE TEJIDOS
• Es el “material de relleno” del cuerpo • Se encuentra en la capa más profunda de la piel ocupando los espacios entre órganos
RESERVA
• Tipo especial de tejido conjuntivo • Sus células acumulan grasas que sirven de reserva alimenticia
SOSTÉN DEL ORGANISMO
• Tejido semirrígido • Principal componente del esqueleto de los embriones • En el adulto se encuentra en las articulaciones de los huesos, nariz, orejas y discos intervertebrales
• Tejido rígido con sustancia intercelular está mineralizada (contiene sales de calcio) • Principal componente de los huesos
4.3.2. Clasificación según su función MOVIMIENTO • Componente principal de los músculos • Células alargadas muy diferenciadas llamadas fibras musculares compuestas por: • Sarcolema (membrana plasmática) • Sarcoplasma (citoplasma): Contiene las Miofibrillas (Actina y Miosina) responsables de la contracción muscular
LISO
Esquelético
Cardíaco
•
Contracción involuntaria
•
Fibras estriadas
•
Fibras estriadas
•
Ejemplos: Pared de vasos sanguíneos del estómago, útero o vejiga,
•
Contracción voluntaria
•
Contracción involuntaria
•
Forma a los músculos que se unen a los huesos y producen su movimiento
•
Compone las gruesas paredes del corazón
3.3.2. Clasificación COMUNICACIÓN • Sus principales células son las neuronas entre ellas se encuentra la neuroglia • Forma el encéfalo, la médula espinal y los nervios • Coordina el funcionamiento de todos los órganos: Se encarga de recoger la información tanto del exterior como del interior del cuerpo y transmitirla de unos lugares a otros del organismo para elaborar las respuestas adecuadas en cada caso.
CÉLULAS DEL TEJIDO NERVIOSO NEURONAS: Con forma estrellada
y largas prolongaciones
NEUROGLIA •
Células muy diversas que ocupan el espacio entre las neuronas
•
Realizan funciones de soporte, defensa y nutrición de las neuronas
En el SNC
En el SNP
•
Astrocitos
•
Células de Schwann
•
Oligodendrocitos
•
Células satélites
•
Células ependimarias
•
Microglia
4.4. Órganos • Órgano: Estructura formada al unirse varios tejidos, sus funciones se complementan apareciendo otras más complejas llamadas actos. • Algunos órganos son: Corazón
Músculo Hígado
Órgano que impulsa la sangre formado por tejido muscular, tejido nervioso, tejido conjuntivo y sangre.
4.5. Sistemas • Sistemas: Son conjuntos de órganos, formados por los mismos tipos de tejidos, que pueden realizar actos independientes. Se distinguen 6 sistemas diferentes que son: ▫ ▫ ▫ ▫ ▫ ▫
Sistema nervioso Sistema muscular Sistema óseo Sistema endocrino u hormonal Sistema tegumentario (piel) Sistema linfático
4.6. Aparatos • Aparatos. Son conjuntos de órganos, que pueden ser de tejidos muy diferentes, que actúan coordinadamente en la realización de una función. • Por ejemplo el aparato digestivo presenta órganos tan diferentes como los dientes y el intestino, que pese a ello cooperan para realizar la función digestiva. • Se distinguen 5 aparatos diferentes que son: ▫ ▫ ▫ ▫ ▫
Aparato circulatorio Aparato respiratorio Aparato digestivo Aparato excretor Aparato reproductor
Los aparatos y sistemas se reparten las diferentes tareas necesarias para llevar a cabo las funciones de nutrici贸n, reproducci贸n y relaci贸n.
5.1. Aparatos y sistemas: Nutrición La nutrición es el conjunto de procesos mediante los cual los organismos obtienen materia y energía, a partir del medio, para el crecimiento, el desarrollo y el mantenimiento de la vida. Intervienen cuatro aparatos
Función de NUTRICIÓN
APARATO RESPIRATORIO - Capta oxígeno que va a las células - Elimina dióxido de carbono y otros desechos gaseosos O2
Transforma los alimentos en nutrientes, los cuales son llevados a las células
Nutrientes
E
CO2
APARATO CIRCULATORIO
APARATO DIGESTIVO
C
Transporta, por un lado, los nutrientes y el oxígeno a las células para que se realice la respiración celular y por otro coge de ellas el CO2 y los desechos orgánicos llevándolos a los lugares donde son eliminados
O2
CO2
Desechos Desechos
APARATO EXCRETOR Elimina los desechos (urea, ac. úrico, excesos de agua, sales minerales) producidos en el metabolismo celular
L U L A
5.2. Aparatos y sistemas: Reproducción Función de REPRODUCCIÓN
la reproducción asegura la supervivencia de la especie, en el tiempo. intervienen el aparto reproductor masculino y el femenino
APARATO REPRODUCTOR MASCULINO Produce gametos masculinos (espermatozoides) y posibilita su encuentro con los femeninos (óvulos)
APARATO REPRODUCTOR FEMENINO Produce gametos femeninos (óvulos), posibilita su encuentro con los femeninos (espermatozoides) y alberga al embrión
5.3. Aparatos y sistemas: Relación Función de RELACIÓN
En la función de relación intervienen varios sistemas y órganos
ÓRGANOS DE LOS SENTIDOS Captan información para el organismo, lo que posibilita su adaptación y supervivencia
SISTEMA NERVIOSO Recibe la información del exterior y elabora las respuestas adecuadas. Coordina y relaciona todas las funciones corporales
SISTEMA ENDOCRINO Formado por órganos que segregan hormonas, con distintos efectos en el organismos
SISTEMA EESQUELÉTICO Y MUSCULAR Se encarga del movimiento del individuo. Está formado por huesos y músculos
6. Relación entre aparatos y sistemas • Un organismo está compuesto por el conjunto de todos los aparatos y sistemas que lo forman. • Las actividades de aparatos y sistemas deben estar coordinadas para su funcionamiento correcto. APARATO DIGESTIVO Nutrientes
APARATO RESPIRATORIO Oxígeno
APARATO CIRCULATORIO Productos de desecho
ÓRGANOS DE LOS SENTIDOS
Información
SISTEMAS NERVIOSO Y ENDOCRINO
Respuesta
APARATO EXCRETOR
SISTEMAS ESQUELÉTICO Y MUSCULAR
Regula APARATO REPRODUCTOR MASCULINO
APARATO REPRODUCTOR MASCULINO