A.
NIVELURI DE ORGANIZARE GENERALĂ ALE CORPULUI UMAN
Corpul
omenesc - sistem biologic -
are
mai multe nivele de organizare morfofuncţională.
Fiecare
nivel are propriile sale legi, care se subordonează legilor
nivelului superior:
nivelul
chimic sau molecular este
constituit din diferite tipuri de atomi care se combină
pentru
a forma molecule complexe, care la rândul lor formează
subansambluri celulare -
organitele
celulare;
nivelul
celular.
Celula este
unitatea de bază structurală,
funcţională şi genetică a
organismului.
În organismul uman există peste 200
de tipuri
diferite de celule;
nivelul
tisular.
Ţesuturile sunt grupări de celule organizate în scopul efectuării
unei anumite
funcţii.
Cu toată marea varietate de celule din corpul nostru (peste 200),
există patru
tipuri
fundamentale
de
ţesuturi: epiteliale, conjunctive, musculare
şi
nervos, fiecare având o funcţie
caracteristică.
Ţesuturile puternic specializate, fără capacitate de regenerare,
sunt ţesutul muscular şi nervos, iar cele slab specializate,
capabile de regenerare, sunt reprezentate de ţesutul epitelial şi
conjunctiv;
nivelul
de organ.
Organul este o structură formată din cel puţin două tipuri de
ţesut, dar cele
mai
multe sunt constituite din cele 4 tipuri fundamentale. Organul este
un centru funcţional ultraspecializat, îndeplinind o funcţie
specifică;
sistemul
de organe este
format din mai multe organe care lucrează coordonat, pentru
îndeplinirea
unei funcţii comune. În corpul nostru există mai multe sisteme de
organe
(sistemul
osos, muscular, nervos, endocrin, cardio-vascular, respirator,
digestiv, urinar, reproducător);
nivelul
de organism reprezintă
nivelul superior de organizare. Organismul este un tot unitar
morfologic
şi funcţional, care include toate celelalte nivele.
Prin
sistemele sale, organismul îndeplineşte trei categorii de funcţii
principale: de relaţie, de nutriţie şi de reproducere.
Miliardele
de celule ale organismului uman lucrează continuu şi coordonat,
asigurând structura normală a ţesuturilor şi organelor şi
constanta mediului intern.
Mediul
intern este
format din sânge, limfă şi lichid intercelular (interstiţial).
Corpul
uman este un tot unitar morfologic şi funcţional aflat în strânsă
corelaţie cu mediul înconjurător. Ca orice organism, şi cel uman
este alcătuit din unităţile fundamentale ale lumii vii - celulele.
Acestea alcătuiesc ţesuturi, iar prin asocierea lor, diferite
tipuri de ţesuturi alcătuiesc organele. Organele pot fi asociate în
sisteme sau aparate pentru îndeplinirea unei funcţii.
Cel
mai înalt nivel de organizare este organismul, care reprezintă
ansamblul tuturor sistemelor de organe care sunt capabile, prin
cooperare coordonată, să realizeze funcțiile fundamentale de
relație, nutriție și reproducere. Un organism
este un sistem deschis care face schimburi de materie, energie şi
informaţie cu mediul înconjurător, este “viu” şi dispune de
“viață” (trăieşte) o anumită perioadă limitată, care se
sfârşeşte odată cu moartea organismului.
Este
alcătuit din celule,
ţesuturi,
organe,
aparate
şi sisteme.
Trăsătura dominantă a organismului, ca sistem biologic, dar şi a
părţilor sale componente o constituie unitatea indisolubilă dintre
structură şi funcţie. Integrate într-un tot unitar, sistemele de
organe realizează, ca orice organism viu, procese vitale
caracteristice: metabolism, mișcare, sensibilitate, creștere,
diferențiere și
homeostazie.
I.
CELULA
I.1.
Celula
Definiție:
Celula
este
unitatea principală structurală, funcțională și genetică a
organismelor
vii.
La
baza alcătuirii organismului uman, ca de altfel și al tuturor
viețuitoarelor, se află celula
(fig.5).
Întregul
organism uman este alcătuit din celule. Celulele pot exista singure
(exemplu:
globulele
albe din sânge) sau grupate, formând țesuturi (exemplu: țesutul
nervos, alcătuit prin gruparea
neuronilor).
Nivelurile
de organizare ale corpului uman sunt, conform complexității,
următoarele:
celule–
țesuturi–
organe
– sisteme
de organe
– organism.
Figura
5. Structura celulei eucariote
Celula
reprezintă un sistem deschis prin care se realizează schimbul de
materie și energie cu mediul extern. Are o mare capacitate de
creștere, dezvoltare și diferențiere (trecerea de la forme simple
la forme din ce în ce mai complexe), datorită proprietății de
autoreproducere.
Forma,
alcătuirea și funcția celulelor este diferită, legată de locul
în care este plasată, de țesutul din care face parte, de rolul pe
care îl are. De exemplu, celula musculară este fusiformă, neuronul
are forma stelată, globulele albe au forma rotundă, iar ovulul este
sferic.
Totodată
și dimensiunea celulelor diferă. Din punct de vedere al mărimii
celulele variază în funcție de specializarea lor, de starea
fiziologică a organismului, de condițiile mediului extern sau
vârstă. De exemplu, cea mai mare celulă este ovulul (200 microni)
și are rol în reproducere, în timp
ce
spermatozoidul (40-55 microni) este una din cele mai mici celule.
I.2.
Componentele celulei
Componentele
fundamentale ale celulei sunt: membrana,
citoplasma
și nucleul.
- Membrana celulară se află la periferia celulei. Membrana este un complex molecular lipoproteic care înconjoară celula și este considerată astăzi „organul care mediază și controlează interacțiunile celulei cu toate componentele mediului, fie ele molecule mici, molecule mari sau alte celule”. Este alcătuită din: proteine, un dublu strat fosfolipidic, colesterol, carbohidrați, alte lipide.
Membrana
are permeabilitate selectivă. Procesele de schimb care au loc în
membrana celulară se realizează prin două tipuri de transport:
- transportul prin canale sau pompe – asigură trecerea apei și a substanțelor dizolvate prin membrana celulară; se poate realiza pasiv, în sensul gradientului de concetrație sau activ, împotriva gradientului de concentrație.
- transportul prin endocitoză sau exocitoză – este procesul prin care celula înglobează sau elimină particule de natură diferită, prin intermediul unor vezicule formate la nivelul membranei celulare.
Membrana
îndeplinește o serie de funcții fundamentale:
- rol de delimitare fizico-chimică a mediului intracelular de cel extracelular;
- asigurarea distribuției simetrice a componentelor ionice prin permeabilitatea selectivă și transportul activ. Această simetrie stă la baza activității bioelectrice celulare, a transmiterii sinaptice, a proceselor de secreție și absorbție digestive și renale, a menținerii echilibrului hidro-electrolitic;
- transferul de informații realizat prin hormoni, medicamente și alți stimuli fizico-chimici. Acești factori acționează frecvent prin receptorii membranari specializați, determinând modificări ale activității celulare;
- rol de apărare și secreție prin fagocitoză, endocitoză și exocitoză;
- rol în recunoaștere intercelulară și apărare imunitară;
- reglarea și limitarea creșterii organelor;
- roluri metabolice intracelulare (conversia chimiosmotică a energiei în ATP);
- adezivitatea și relațiile intercelulare;
- participarea la desfășurarea mecanismelor etiopatogenice ale unor afecțiuni.
- Citoplasma este o substanță de consistență gelatinoasă care ocupă interiorul celulei și în care sunt scufundate nucleul împreună cu celelalte organite celulare (structuri foarte mici, prezente în interiorul celulelor, care îndeplinesc anumite funcții). Are o structură complexă, la nivelul ei desfășurându-se principalele funcții vitale (sinteza de proteine, producția de energie, contractibilitatea).
Organitele
celulare sunt de două tipuri:
- comune (pe care le întâlnim la toate tipurile de celule);
- specifice (care sunt necesare doar anumitor tipuri de celule).
Organitele
comune
sunt:
reticulul endoplasmatic, ribozomii, lizozomii, aparatul Golgi,
mitocondriile și
centrozomul (centrul celular).
Organitele
specifice
sunt:
miofibrilele (le
găsim doar în fibra musculară),
neurofibrilele și
corpusculii Nissl (specifice
celulei nervoase).
Reticulul
endoplasmic
(RE)
este
compartimentul intracelular cu cea mai complexă geometrie
și
cea mai mare diversitate funcțională. Apare ca un sistem de
membrane care face legătura între
exteriorul
celulei și nucleu (este un sistem de transport). RE este implicat şi
în transportul proteinelor și lipidelor în celulă.
Reticulul
endoplasmatic este de două categorii:
reticul
endoplasmatic rugos
(REG)
–
este
un sistem de membrane
și
canale care prezintă
ribozomi
atașați la suprafața lor; proteinele sintetizate de ribozomi sunt
încorporate în vezicule și transportate spre aparatul Golgi;
reticul
endoplasmatic neted
(REN)
–
este
un sistem de membrane
și
canalicule
care
facilitează
transportul substanțelor în interiorul celulelor, este lipsit de
ribozomi, şi în el au loc unele reacții metabolice importante.
Aparatul
Golgi (Complex Golgi)
este
strâns legat de reticulul endoplasmatic. Este format din 4
sau
mai multe straturi de vezicule aplatizate din care se desprind alte
vezicule sferice. Acest aparat este bine dezvoltat în celulele
secretoare. Aparatul Golgi funcţionează în dependenţă cu
reticulul endoplasmatic. Vezicule transportoare desprinse din reticul
fuzionează cu aparatul Golgi. Substanţele transportate sunt
procesate de acest aparat şi formează lizozomi, vezicule secretoare
sau alte componente. Rolul aparatului este cel secretor şi de
sinteză de carbohidraţi.
Lizozomii
se
prezintă sub forma unor vezicule mici care conțin în interiorul
lor enzime. Au
rol
în digestia intracelulară și fagocitoză. Fagocitoza este procesul
prin care o celulă încorporează microbii sau corpurile străine,
pe care le distruge (prin digestie).
Ribozomii
sunt
formațiuni sferice de dimensiuni mici, cu rol în sinteza
proteinelor. Ei se găsesc
fie
liberi în citoplasmă, fie atașați canaliculelor reticulului
endoplasmatic, formând reticulul
endoplasmic
rugos. Ribozomii
sunt formați dintr-un anumit tip de
ARN
(numit
ARN
ribozomal)
și
proteine.
Mitocondriile
sunt
organite din citoplasma celulei în care are loc respirația,
produc
energie prin
ardere
celulară. Membrana internă este pliată sub forma unor creste.
Conțin ADN
(acid dezoxiribonucleic) propriu (numit ADN
mitocondrial).
Sunt mai numeroase în celulele cu activitate metabolică mai
intensă.
Centrozomul
(centrul
celular) este o regiune specializată a celulei, situată în
imediata apropiere a
nucleului,
formează fusul
de diviziune
(prin care celula se multiplică). Centrozomul lipsește din celula
nervoasă, care nu se divide.
- Nucleul este un corpuscul de dimensiuni mari, aflat în citoplasma celulei, are formă sferică, conține materialul genetic (ADN) responsabil de funcționarea celulară (rol de centru de control al activității celulei) și de a transmite caractere ereditare.
La
rândul său, nucleul este alcătuit din:
membrană
nucleară dublă, care se numește cariolemă;
citoplasmă
nucleară, numită și carioplasmă
(un suc nuclear vâscos),care conține o rețea de filamente subțiri
numită cromatină;
cromatina conține molecule de ADN, care formează cromozomii.
Moleculele de ADN sunt alcătuite dintr-un număr foarte mare de gene
– care sunt materialul nostru genetic.
Nucleul
conține unul sau doi nucleoli
care sunt mici corpuri sferice cu rol de a transmite mesaje
ribozomilor din citoplasmă pentru a fabrica proteine.
Celulele
umane sunt de tip eucariot
(gr.
eu – bun, carion – nucleu) deoarece sunt alcătuite dintr-un
nucleu separat de citoplasmă printr-o membrană proprie, în
interiorul căruia se găsesc elementele care conțin informația
ereditară și îndeplinesc toate funcțiile celulare.
I.
3. Informația ereditară, cromosomii și ADN-ul
Nucleul
conține toate informațiile genetice care trec de la părinți la
copii în urma procesului de reproducere. Toate aceste informații se
găsesc codificate în substanța numită ADN
(acid
dezoxiribonucleic).
Acest compus biologic special dispune de două însușiri principale:
depozitează
informația
și
este capabil să-și creeze copia identică.
ADN-ul
este un polimer format din unităţi de
bază
numite nucleotide. O nucleotidă este formată din:
- O bază azotată:
- Purinică: adenina, guanina o Pirimidinică: citozina, timina
- Zahărul: dezoxiriboza
- Fosfatul
Nucleotidele
sunt legate între ele prin intermediul fosfatului şi al zahărului
formând o catenă.
ADN-ul
este o moleculă bicatenară, cele două catene sunt legate între
ele prin punţi de hidrogen între bazele azotate de pe cele două
catene. Structura ADN-ului este cea de dublu helix, catenele sunt
răsucite una în jurul celeilalte (fig.6).
Figura
6. Cromosomul și ADN-ul uman
Cea
mai mare cantitate a materialului genetic se găseşte în nucleu,
unde formează cromatina. Aceasta este formată din ADN şi proteine,
care sunt implicate în stabilizarea cromatinei. În timpul
interfazei, materialul genetic se găseşte sub formă de cromatină,
care este laxă, iar în timpul diviziunii se condensează formând
cromosomii (cromatină
= cromosomi).
Termenul de cromosom are originea în greacă, soma
însemană corp, iar cromos
– culoare, sunt corpi evidențiați prin colorare. În limba română
sunt acceptate ambele variante: cromosom
și cromozom.
Specia
umană are informaţia genetică grupată în 23 perechi de
cromosomi. Dintre aceştia, 22 de perechi sunt autosomi şi o pereche
sunt cromosomii specifici sexului (XX pentru femeie sau XY pentru
bărbat).
În
urma diviziunii celulare rezultă cromosomi monocromatidici, fiecare
conţinând o singură moleculă de ADN bicatenar. În timpul
interfazei are loc dublarea cantităţii de ADN prin procesul de
replicare. Astfel, vor rezulta cromosomi bicromatidici, fiecare
conţinând 2 molecule de ADN. O anumită informa ție există în
unele molecule de acid dezoxiribonucleic (ADN), substanță care,
atunci când celula este în stare de repaus, se găsește
împrăștiată în nucleu sub formă de cromatină, iar în timpul
diviziunii celulare se condensează și capătă forma unor bastonașe
numite cromosomi.
I.
4. Diviziunea celulară
Definiție:
Diviziunea
celulară
reprezintă
procesul de formare a două sau mai multe celule-fiice dintr-o
singură celulă mamă.
Se
divide mai întâi nucleul celulei (proces numit cariokineză),
după care are loc diviziunea citoplasmei (proces numit citokineză)
și se formează o membrană nucleară între cei doi nuclei. În
urma diviziunii iau naștere doi nuclei identici cu nucleul celulei
mamă.
I.
4. 1. Ciclul celular (fig.7)
Definiție:
Ciclul
celular
reprezintă
secvența de faze diferite prin care trece o celulă între o
diviziune
celulară și următoarea.
Ciclul
celular poate fi împărțit în patru perioade principale:
perioada
M – în cursul căreia are loc mitoza (diviziunea nucleului) și
citokineza (diviziunea citoplasmei);
perioada
G1 – în care au loc procese intense de biosinteză (producerea de
molecule de către celulă) și creștere celulară;
perioada
S – în care se dublează cantitatea de ADN din celulă și are loc
replicarea („înmulțirea”) cromozomilor; ace știa din
monocromatidici devin bicromatidici. perioada G2 – în timpul
căreia au loc ultimele pregătiri înainte de diviziunea celulară.
Perioadele
G1, S și G2 alcătuiesc împreună interfaza.
Interfaza
- reprezintă etapa care urmează după încheierea diviziunii
celulare. În această etapă nucleul nu se mai divide; au loc
modificări atât în nucleu, cât și în citoplasmă, care duc la
dezvoltarea deplină a celulelor fiice.
Diviziunea
celulară este de două tipuri:
diviziunea
mitotică (mitoza);
diviziunea
meiotică (meioza).
Figura
7. Ciclul celular
Ambele
tipuri de diviziune celulară se desfășoară după următoarele
etape:
profază;
metafază;
anafază;
telofază.
I.
4. 2. Diviziunea mitotică (mitoza) (fig.8)
Definiție:
Mitoza
este
un tip de diviziune nucleară în urma căreia rezultă două celule
fiice,
având
fiecare un nucleu care con ține același număr și același tip de
cromozomi ca și celula mamă. Pe
parcursul diviziunii mitotice au loc mai multe modificări. Fiecare
cromozom se divide în lungime în două cromatide, care se despart
și formează cromozomii celor doi nuclei ai celulelor fiice.
Procesul cuprinde patru faze: profaza, metafaza, anafaza şi
telofaza.
Profaza
– primul stadiu al diviziunii celulare, în cursul căruia
cromatina începe să se condenseze, membrana nucleară şi nucleolul
încep să se dezagrege. Centriolii încep să formeze fusul de
diviziune. Materialul genetic este dublu (46 de cromosomi/cromatină
bicromatidici).
Metafaza
– în cursul acestei faze membrana nucleară se distruge total, se
finalizează fusul
de
diviziune,
iar cromozomii se fixează cu centromerii de fus, formând
placa ecuatorială (zona
care
se formează pe linia de centru a celulei aflate în diviziune).
Anafaza
– stadiul trei al diviziunii în care cromatidele fiecărui
cromozom se separă și se deplasează în direcții opuse,
îndepărtându-se fiecare spre câte un pol al fusului de diviziune.
Telofaza–
ultimul stadiu al diviziunii, în care cromatidele care s-au separat
în anafază se adună la polii fusului. În jurul fiecărui grup se
formează o membrană nucleară, rezultând doi
nuclei
fii cu același număr și același fel de cromozomi ca și nucleul
inițial al celulei. Nucleii fii se formează din cromatide.
Figura
8. Diviziunea mitotică
Cu
alte cuvinte, în urma diviziunii mitotice cromozomii celulelor fiice
vor fi identici, ca și
conținut
informațional, cu cei ai celulei mamă, identitate care se observă
și de la o celulă fiică la altă
celulă
fiică.
În
urma diviziunii
meiotice,
nucleii care au rezultat posedă numai jumătate din numărul inițial
de cromoz omi. Este procesul de diviziune care se desfăşoară în
celulele generatoare din organele sexuale. Are ca rezultat obţinerea
de celule haploide (care conţin doar jumătate din cantitatea de
material genetic, 23 cromosomi). Meioza precede fecundaţia şi are
loc tocmai pentru a păstra cantitatea de material genetic constantă
în descendenţă (23 cromosomi materni + 23
cromosomi
paterni = 46 cromosomi).
Diviziunea
celulară pornește de la o celulă
mamă diploidă
(care are un număr dublu de
cromozomi).
În urma diviziunii mitotice vor rezulta două
celule fiice tot diploide,
ca și celula mamă, adică care au număr dublu de cromozomi. În
schimb, în urma diviziunii meiotice vor rezulta patru
celule
fiice haploide (care
au doar jumătate din numărul de cromozomi ai celulei mamă).
