Exercicis: Els òrgans efectors

Anomena els dos tipus d'òrgans efectors que executen les respostes de l'organisme i posa un exemple concret d'actuació de cadascun davant d'una mateixa situació de perill.

Explica què són les hormones, quins òrgans les produeixen i com arriben fins a les cèl·lules sobre les quals actuen.

Indica si aquestes estructures són músculs, ossos o glàndules endocrines, i quina funció efectora realitza cadascuna: bíceps, fèmur, tiroide, diafragma, suprarenals.

Explica què és una articulació i cita dos exemples d'articulacions del cos humà, indicant quins moviments permet cadascuna.

Anomena les tres parts de l'aparell locomotor i indica la funció general de cadascuna en el moviment.

Explica què és una glàndula endocrina i anomena dos exemples, indicant l'hormona que produeix cadascuna i el seu efecte principal.

Indica si aquestes afirmacions són vertaderes o falses i justifica la teva resposta: a) els músculs esquelètics mouen els ossos empenyent-los; b) l'esquelet també protegeix òrgans delicats; c) les hormones arriben als òrgans sobre els quals actuen a través de la sang.

Explica la diferència entre els músculs voluntaris i els involuntaris, i posa un exemple de cada tipus.

Descriu com col·laboren els ossos, les articulacions i els músculs quan flexiones el braç per aixecar una ampolla d'aigua, indicant què aporta cada element al moviment.

Els esquemes A i B representen el mateix braç amb els dos músculs que mouen l'avantbraç, assenyalats amb ?: en cada cas un apareix engruixit (contret) i l'altre estirat (relaxat). Indica quin múscul (bíceps o tríceps) és el que està contret en cada esquema i, tenint en compte que els músculs esquelètics només poden estirar, no empènyer, explica per què per doblegar i estirar l'avantbraç cal l'actuació coordinada de tots dos i com s'anomena aquest tipus de parelles musculars.

Compara la resposta muscular i la resposta hormonal de l'organisme: quina és més ràpida, quina dura més, com arriba l'ordre en cada cas i posa un exemple quotidià de cada tipus.

Durant un exercici intens, el cor batega més ràpid i la respiració s'accelera. Explica per què el treball dels músculs exigeix la col·laboració dels aparells circulatori i respiratori.

Quan fa molt de fred, tremolen sense decidir-ho. Explica quin tipus de resposta és, quins òrgans efectors actuen i per què aquestes contraccions ajuden a mantenir la temperatura del cos.

Un nen creix diversos centímetres en uns mesos sense notar-ho, mentre que aixecar-se de la cadira passa a l'instant. Compara l'actuació de l'hormona del creixement amb la d'un múscul esquelètic atenent a la rapidesa, la durada i la manera com arriba l'ordre.

En un esquinç de turmell, l'articulació s'infla i fa mal. Explica quines estructures de l'articulació es poden danyar en torçar-se el peu i per què apareix la inflamació a la zona.

Els ossos dels nens es dobleguen més abans de trencar-se que els de la gent gran. Relaciona aquesta diferència amb la composició de l'os a cada edat i explica quins hàbits de la joventut ajuden a tenir ossos forts a la vellesa.

En un experiment, a un animal de laboratori se li administra un fàrmac que bloqueja de manera específica els receptors d'adrenalina a les cèl·lules del fetge i dels bronquis, però no altera el seu cor ni el seu sistema nerviós. Davant la presència sobtada d'un depredador:

1. a) Prediu quines dificultats tindran els seus músculs esquelètics per sostenir una cursa intensa i prolongada, justificant la teva resposta a partir de la respiració cel·lular i les substàncies que aquesta requereix.
2. b) Un investigador afirma: «Com que els nervis motors continuen ordenant als músculs que es contreguin, l'animal correrà exactament igual de ràpid i durant el mateix temps». Rebat aquesta afirmació explicant per què la resposta d'alarma davant d'un perill necessita l'acció coordinada del sistema hormonal i no només del nerviós.

En un laboratori mèdic s'analitza la glucèmia (concentració de glucosa en sang) de dos pacients en dejú i al cap de dues hores d'haver pres un esmorzar idèntic ric en glúcids:

• Pacient A: 0,9 g/L en dejú → 1,1 g/L al cap de dues hores.

• Pacient B: 1,4 g/L en dejú → 2,4 g/L al cap de dues hores.

1. a) Interpreta aquests resultats i identifica, justificant la teva deducció, quin dels dos pacients presenta una fallada en el funcionament del pàncrees com a efector endocrí.
2. b) Un company de classe sosté: «El pacient amb valors més alts té més glucosa en sang, per la qual cosa les seves cèl·lules musculars tindran molta més energia disponible per fer exercici». Rebat raonadament la seva afirmació explicant què fa exactament la insulina a les cèl·lules diana i quina conseqüència cel·lular real pateix si no s'administra aquesta hormona.

Un esportista pateix un trencament complet del tendó d'Aquil·les, l'estructura que connecta el múscul bessó de la panxell amb el calcani (os del taló). En intentar posar-se de puntetes:

1. a) El múscul bessó rep l'ordre motora, s'escurça i s'infla de manera evident, però el taló no s'aixeca de terra en absolut. Justifica aquest fet biomecànic explicant quina verga de la transmissió ha fallat i què passa amb la força generada per la contracció muscular.
2. b) Un amic de l'esportista proposa: «Perquè pugui caminar mentre es recupera, bloquegem el seu turmell amb una bota de guix rígida; així el bessó es podrà recolzar en el guix i aixecar el taló». Rebat biomecànicament aquesta proposta explicant el paper indispensable que juguen tant el tendó com l'articulació mòbil en el sistema de palanques de l'aparell locomotor.

En el cos humà, l'eix hipotàlem-hipòfisi detecta els nivells de testosterona en sang: si la concentració és elevada, deixa d'enviar senyals estimuladors als testicles perquè aquests aturin la seva producció pròpia (retroalimentació negativa). Un culturista s'injecta altes dosis de testosterona sintètica durant sis mesos i després interromp el consum bruscament.

1. a) Prediu què haurà passat amb la massa i l'activitat glandular dels seus propis testicles al cap d'aquests sis mesos. Justifica la teva predicció a partir del mecanisme de control hormonal descrit.
2. b) Prediu quin desequilibri hormonal greu patirà aquest esportista durant les setmanes immediatament posteriors a tallar el tractament de cop i justifica per què no podrà recuperar un nivell hormonal normal l'endemà de suspendre'l.

El teixit ossi no és inert: es destrueix i forma contínuament. La massa òssia assoleix el seu valor màxim («pic de massa òssia») cap als 25 anys i, a partir dels 45 anys, disminueix de manera natural a un ritme aproximat de l'1,0 % anual. Si la massa òssia cau per sota de 60 unitats, el risc de fractura per traumatismes lleus es dispara.

• Persona A (va fer esport regular i va tenir una dieta rica en calci en la seva joventut): assoleix un pic de 100 unitats als 25 anys.

• Persona B (sedentària i amb dèficit de calci en la joventut): només assoleix un pic de 75 unitats als 25 anys.

1. a) Suposant que totes dues perden un 1,0 % de la seva massa màxima cada any a partir dels 45 anys, calcula la massa òssia de cadascuna als 65 anys (després de 20 anys de pèrdua). Justifica a partir dels resultats per què s'afirma que els hàbits juvenils són una «inversió» per a la vellesa.
2. b) Si totes dues persones pateixen una fractura als 65 anys, per què trigaran molt més temps a soldar l'os que un nen de 10 anys? Justifica la teva resposta comparant l'activitat de les cèl·lules òssies i la vascularització en ambdues etapes de la vida.

La tiroxina, produïda per la glàndula tiroide, és l'hormona que regula el metabolisme basal, és a dir, el ritme al qual les cèl·lules consumeixen nutrients i oxigen per obtenir energia (respiració cel·lular). En l'hipotiroïdisme, la producció de tiroxina és insuficient.

1. a) Els tres símptomes clàssics de l'hipotiroïdisme són cansament generalitzat, augment de pes corporal (fins i tot sense menjar més) i intolerància constant al fred. Justifica l'origen biològic de cadascun d'aquests tres símptomes relacionant-los directament amb la respiració cel·lular.
2. b) Un pacient li diu al metge: «Com que em falta energia i tinc fred, en comptes de prendre la pastilla diària de tiroxina menjaré el doble de sucre i faré servir una manta elèctrica». Rebat la idea del pacient explicant per què augmentar els nutrients no serveix de res si falta l'ordre hormonal efectora.

Per estudiar com interactuen el sistema nerviós i l'aparell locomotor, s'analitzen tres pacients amb diferents afectacions en una cama després d'un mes d'evolució:

• Pacient A: té una cama immobilitzada per un guix després d'una fractura de turmell (els nervis motors i els músculs estan intactes, però l'articulació no es mou).

• Pacient B: ha patit una secció total del nervi ciàtic que innerva els músculs de la cama (els músculs estan desconnectats de la medul·la).

• Pacient C: té la mateixa lesió nerviosa que el Pacient B, però cada dia rep sessions d'estimulació elèctrica externa aplicada directament sobre la pell del múscul, provocant la seva contracció.

1. a) Prediu en quin dels tres pacients es produirà l'atròfia muscular més severa i ràpida, i justifica per què el Pacient C conserva millor la massa muscular que el Pacient B tot i tenir la mateixa lesió neurològica.
2. b) Un estudiant planteja: «Per evitar l'atròfia del Pacient B, n'hi hauria prou amb estimular l'àrea motora del seu cervell amb elèctrodes perquè enviï ordres més potents». Rebat aquesta afirmació justificant el recorregut anatòmic de la resposta motora des del centre nerviós fins a l'efector muscular.

En una prova sobre la funció de relació es mesura el temps de resposta de dues persones davant el so sobtat d'una sirena d'evacuació:

• Persona A (primer dia de feina, mai no ha sentit la sirena ni coneix les vies d'evacuació): triga 4,2 segons a interpretar el senyal i decidir cap a quina porta començar a córrer.

• Persona B (ha participat en quatre simulacres d'emergència): triga 0,6 segons a iniciar la cursa cap a la sortida correcta.

1. a) Identifica i ordena cronològicament els components del circuit de relació (receptor, vies sensitives, centre d'integració, vies motores i òrgans efectors) que intervenen des que sona la sirena fins que la persona fa la primera gambada.
2. b) Explica biològicament per què la Persona B reacciona set vegades més ràpid. Es deu al fet que els seus músculs efectors es contreuen a més velocitat o a un canvi en el processament dels seus centres nerviosos? Justifica la teva resposta distingint entre una resposta conscient no entrenada i un patró motor automatitzat per l'aprenentatge.

Repte del tema. Dissenya el teu propi laboratori de neurociència a casa per comprovar com respon el teu cos a diferents estímuls. El teu producte final serà un informe breu que inclogui una taula de dades, l'anàlisi biològica del procés i les teves conclusions.

1. Experimentació: Demana ajuda a un familiar per al test del regle. El teu ajudant sostindrà un regle de $30\text{ cm}$ per l'extrem superior. Col·loca els dits a la base ($0\text{ cm}$) sense tocar-lo. En deixar-lo anar sense avisar, atrapa'l com més aviat millor. Fes $5$ intents amb estímul visual (mirant el regle) i uns altres $5$ amb estímul auditiu (ulls tancats, reaccionant a l'ordre «ja!», que el teu ajudant dirà just en el moment de deixar anar el regle).

2. Presa de dades: Registra en una taula la distància a la qual l'atrapes (en $\text{cm}$) i calcula la mitjana de cada modalitat, expressant-la amb coma decimal (per exemple, $15,4\text{ cm}$).

3. Anàlisi biològica: Descriu la ruta completa de la informació en tots dos casos: identifica el receptor sensorial activat, la transmissió pel sistema nerviós i l'òrgan efector que actua. Justifica raonadament quin dels dos estímuls ha generat una resposta més ràpida.

Es valorarà:

• Rigor en la recollida de dades i càlcul correcte de les mitjanes.

• Identificació precisa de receptors sensorials, centres nerviosos i efectors.

• Justificació científica clara sobre les diferències observades entre ambdós estímuls.