Sensibilitatea

Sensibilitatea (iritabilitatea) este însușirea fundamentală a organismelor vii de a recepționa stimulii din mediul extern și din cel intern și de a răspunde la aceștia prin reacții adaptative. Datorită ei, organismele se adaptează la condițiile de mediu și supraviețuiesc. La plante, sensibilitatea se manifestă prin tropisme și nastii, iar la animale prin activitatea organelor de simț și a sistemului nervos.

Sensibilitatea la plante

Deși sunt organisme fixate de substrat, plantele percep numeroși stimuli din mediu (lumina, gravitația, apa, substanțele chimice, atingerea, temperatura) și răspund la ei. Răspunsurile sunt controlate mai ales de hormoni vegetali (fitohormoni), în primul rând de auxine.

Tropismele

Tropismele sunt mișcări de creștere orientată ale organelor plantei, produse de un stimul care acționează dintr-o anumită direcție. Sensul curbării depinde de direcția stimulului. Tropismele sunt răspunsuri lente și ireversibile, deoarece se bazează pe creșterea inegală a celulelor de pe cele două fețe ale organului.

Tropismele pot fi:

• pozitive, când organul crește spre sursa stimulului;
• negative, când organul crește în sens opus stimulului.

Fototropismul

Fototropismul este creșterea orientată după direcția luminii.

• Fototropism pozitiv: tulpina se curbează spre sursa de lumină. Auxina se acumulează pe partea umbrită a tulpinii, unde stimulează alungirea celulelor; partea umbrită crește mai repede, iar tulpina se curbează spre lumină.
• Fototropism negativ: rădăcina crește în sens opus luminii.

Exemplu: o plantă de apartament ținută lângă fereastră își curbează tulpina spre lumină în câteva zile.

Gravitropismul (geotropismul)

Gravitropismul este creșterea orientată după direcția forței gravitaționale.

• Gravitropism pozitiv: rădăcina principală crește în jos, în direcția forței gravitaționale. Auxina se acumulează pe fața inferioară a rădăcinii, unde, în concentrație mare, inhibă alungirea celulelor; fața superioară crește mai repede, iar rădăcina se curbează în jos.
• Gravitropism negativ: tulpina crește în sus, în sens opus gravitației. Auxina acumulată pe fața inferioară a tulpinii stimulează aici alungirea celulelor, iar tulpina se curbează în sus.

Exemplu: dacă o plantă în ghiveci este culcată pe o parte, în câteva ore vârful tulpinii se îndreaptă în sus, iar vârful rădăcinii în jos.

Gravitația este percepută cu ajutorul statoliților, granule de amidon din celule specializate ale vârfului rădăcinii, care se depun pe peretele inferior al celulei și semnalează astfel direcția forței gravitaționale.

Hidrotropismul

Hidrotropismul este creșterea orientată a rădăcinilor după apă (umiditate).

• Hidrotropism pozitiv: rădăcinile cresc spre zonele mai umede ale solului, ceea ce asigură absorbția apei.

Exemplu: rădăcinile unui copac se dezvoltă mai mult spre o conductă de apă fisurată.

Tigmotropismul (haptotropismul)

Tigmotropismul este creșterea orientată ca răspuns la atingerea unui suport solid.

• Tigmotropism pozitiv: cârceii se înfășoară în jurul suportului. Partea care atinge suportul crește mai încet decât partea opusă, iar organul se răsucește în jurul suportului.

Exemple: cârceii viței-de-vie și ai mazării.

Chemotropismul

Chemotropismul este creșterea orientată după substanțe chimice.

• Chemotropism pozitiv: tubul polinic crește prin stil spre ovul, atras de substanțele chimice eliberate de sacul embrionar; rădăcinile cresc spre zonele de sol bogate în săruri minerale.

Nastiile

Nastiile sunt mișcări ale organelor plantei produse de stimuli difuzi, care nu acționează dintr-o anumită direcție. Sensul mișcării nu depinde de direcția stimulului, ci de structura organului. Nastiile sunt reversibile; multe se produc prin variații ale turgescenței celulare (de exemplu, la mimoză), iar altele prin creșterea inegală a celor două fețe ale organului (deschiderea florilor de lalea).

Fotonastia

Fotonastia este mișcarea produsă de variațiile intensității luminii.

Exemple:

• florile de păpădie se deschid ziua, la lumină, și se închid seara;
• florile de regina-nopții se deschid seara și se închid dimineața.

Termonastia

Termonastia este mișcarea produsă de variațiile temperaturii.

Exemplu: florile de lalea și de brândușă se deschid la cald și se închid la rece.

Seismonastia (tigmonastia)

Seismonastia este mișcarea produsă de atingere sau de scuturare.

Exemplu clasic: la mimoză (Mimosa pudica), la atingere, foliolele se pliază rapid, iar pețiolul frunzei coboară. Celulele din pulvinus (umflătura de la baza pețiolului) pierd brusc apă, deoarece ionii de potasiu ies din ele și apa îi urmează; turgescența scade, iar frunza se pleacă. Revenirea durează câteva minute.

Nictinastia

Nictinastia este mișcarea frunzelor sau a florilor legată de alternanța zi–noapte.

Exemplu: frunzele de fasole și de trifoi stau ridicate ziua și coboară noaptea („somnul plantelor”).

Comparație între tropisme și nastii

Sensibilitatea la animale: sistemul nervos

La mamifere, stimulii sunt recepționați de organele de simț, iar informația este transmisă și prelucrată de sistemul nervos, alcătuit din celule specializate (neuroni), care coordonează activitatea tuturor organelor.

Organele de simț la mamifere

Organele de simț conțin receptori, celule sau terminații nervoase specializate care transformă energia stimulilor în impulsuri nervoase. Programa cere cinci organe de simț: ochiul, urechea, nasul, limba și pielea.

Ochiul

Ochiul este organul vederii. Este format din globul ocular, așezat în orbită, și din organe anexe: sprâncene, pleoape, aparat lacrimal și mușchi extrinseci, care mișcă globul ocular.

Peretele globului ocular are trei tunici:

• tunica externă (fibroasă): sclerotica, albă și opacă, în partea posterioară, și corneea, transparentă și fără vase de sânge, în partea anterioară;
• tunica medie (vasculară): coroida, bogată în vase și pigment, care hrănește retina; corpul ciliar, al cărui mușchi modifică curbura cristalinului; irisul, colorat, cu un orificiu central, pupila, al cărei diametru reglează cantitatea de lumină care intră în ochi;
• tunica internă (nervoasă): retina, cu fotoreceptori: celulele cu conuri, pentru vederea colorată, la lumină puternică, și celulele cu bastonașe, pentru vederea la lumină slabă. Pata galbenă este zona vederii clare, iar pata oarbă, locul din care pleacă nervul optic, nu are fotoreceptori.

Mediile transparente (refringente) ale ochiului sunt corneea, umoarea apoasă, cristalinul (o lentilă biconvexă și elastică) și corpul vitros. Ele focalizează lumina pe retină, unde se formează o imagine reală, mai mică și răsturnată. Prin acomodare, cristalinul își modifică curbura, astfel încât imaginea obiectelor apropiate și a celor îndepărtate să se formeze tot pe retină.

Urechea

Urechea este organul auzului și al echilibrului și are trei părți:

• urechea externă: pavilionul (cu schelet de cartilaj elastic) și conductul auditiv extern, care conduc undele sonore până la timpan;
• urechea medie: casa timpanului, o cavitate din osul temporal, cu lanțul de oscioare auditive (ciocanul, nicovala și scărița), care transmit vibrațiile timpanului spre fereastra ovală; trompa lui Eustachio leagă urechea medie de faringe și egalizează presiunea de pe cele două fețe ale timpanului;
• urechea internă (labirintul): cohleea (melcul), în care se află organul Corti, receptorul auditiv, și aparatul vestibular, format din vestibul (utricula și sacula) și din cele trei canale semicirculare, care detectează poziția și mișcările capului.

Nasul

Receptorii olfactivi se află în mucoasa olfactivă, în partea superioară a foselor nazale. Celulele olfactive sunt neuroni bipolari, stimulați de substanțele volatile dizolvate în mucus.

Limba

Pe limbă se află papile, iar în ele mugurii gustativi, formați din celule gustative și celule de susținere. Gusturile fundamentale sunt dulce, sărat, acru și amar.

Pielea

Pielea este alcătuită din epiderm, derm și hipoderm. În derm și hipoderm se află receptorii pentru tact și presiune (de exemplu, corpusculii Pacini, în hipoderm), pentru cald și rece și pentru durere (terminații nervoase libere).

Deficiențe senzoriale la om

Neuronul, unitatea structurală și funcțională

Secțiunile despre neuron, impulsul nervos și sinapsă sunt noțiuni de sprijin: programa B1 cere sistemul nervos central al mamiferelor, dar ele ajută la înțelegerea lui.

Neuronul (celula nervoasă) este unitatea structurală și funcțională a sistemului nervos. Un neuron tipic are:

• corpul celular, care conține nucleul și organitele și este centrul metabolic al neuronului;
• dendritele, prelungiri scurte și ramificate, care primesc impulsuri de la alți neuroni sau de la receptori;
• axonul, o prelungire unică și lungă, care conduce impulsul de la corpul celular spre alte celule; poate fi învelit de teaca de mielină (formată, în sistemul nervos periferic, de celulele Schwann), care mărește viteza de conducere.

Impulsul nervos

Impulsul nervos este un semnal electrochimic care se propagă de-a lungul neuronului. În repaus, membrana neuronului are un potențial de repaus de aproximativ -70 mV, menținut de pompa de Na⁺/K⁺. La stimulare, membrana se depolarizează brusc (apare potențialul de acțiune), apoi se repolarizează. Impulsul înaintează pe axon prin depolarizări succesive ale membranei.

Sinapsa

Sinapsa este legătura funcțională dintre doi neuroni sau dintre un neuron și o celulă efectoare (musculară sau glandulară). La majoritatea sinapselor transmiterea este chimică: impulsul nervos determină eliberarea unui neurotransmițător (acetilcolină, noradrenalină, dopamină, serotonină) din veziculele neuronului presinaptic în fanta sinaptică. Neurotransmițătorul se leagă de receptorii membranei postsinaptice și declanșează un nou impuls sau un răspuns al celulei efectoare.

Sistemul nervos central (SNC)

Sistemul nervos central este alcătuit din măduva spinării și encefal. Este protejat de oase (coloana vertebrală și cutia craniană), de cele trei meninge și de lichidul cefalorahidian.

Măduva spinării este un cordon nervos situat în canalul vertebral. Substanța cenușie (corpurile neuronilor) se află la interior și are forma unui fluture, iar substanța albă (fibre nervoase, multe mielinizate) se află la exterior. Măduva are rol reflex (este centrul reflexelor spinale) și rol de conducere a impulsurilor între encefal și restul corpului.

Encefalul, situat în cutia craniană, este format din:

• trunchiul cerebral (bulbul rahidian, puntea și mezencefalul), care conține centri vitali: respiratori, cardiaci, vasomotori, precum și centrii deglutiției, tusei și vomei;
• cerebel, care coordonează mișcările și menține echilibrul și tonusul muscular;
• diencefal, cu talamusul (stație de releu pentru căile senzitive) și hipotalamusul (centrul superior al funcțiilor vegetative: termoreglare, foame, sete; legătura cu hipofiza);
• emisferele cerebrale, acoperite de scoarța cerebrală, sediul activității nervoase superioare: conștiință, gândire, memorie, limbaj, percepții și mișcări voluntare.

Boli ale sistemului nervos central la om

• Boala Parkinson: degenerarea neuronilor din substanța neagră a mezencefalului, care produc dopamină; se manifestă prin tremor de repaus, rigiditate musculară și mișcări încetinite; apare mai ales la vârstnici.
• Paralizia: pierderea mișcărilor voluntare ale unor mușchi, prin leziuni ale centrilor sau ale căilor motorii (accident vascular cerebral, traumatisme ale măduvei, infecții).
• Epilepsia: boală cronică cu crize repetate, produse de descărcări electrice anormale ale unor grupuri de neuroni, care se pot manifesta prin convulsii și pierderea cunoștinței.
• Scleroza în plăci: boală autoimună în care teaca de mielină din SNC este distrusă pe zone (plăci); produce tulburări de vedere, amorțeli, slăbiciune musculară și tulburări de echilibru.

Factori de risc: consumul de droguri și de alcool, fumatul și consumul excesiv de cafea afectează SNC: produc dependență, tulburări de atenție și de memorie și pot distruge neuroni. Prevenirea înseamnă evitarea acestor substanțe, purtarea echipamentului de protecție (cască, centură) și tratarea corectă a infecțiilor.

Sistemul nervos periferic (SNP)

Sistemul nervos periferic cuprinde nervii (cranieni și spinali) și ganglionii nervoși, care leagă SNC de organe și țesuturi.

Din punct de vedere funcțional, sistemul nervos are două componente:

• sistemul nervos somatic, care primește informații de la receptori și controlează mișcările voluntare ale mușchilor scheletici;
• sistemul nervos vegetativ (autonom), care reglează activitatea involuntară a organelor interne (inimă, tub digestiv, glande) și are două diviziuni:
  • simpaticul, care pregătește organismul pentru efort și situații de stres („luptă sau fugi”): accelerează ritmul cardiac, dilată pupilele, crește tensiunea arterială;
  • parasimpaticul, care favorizează repausul și digestia: rărește ritmul cardiac, stimulează digestia, contractă pupilele.

Arcul reflex

Reflexul este răspunsul automat și involuntar al organismului la un stimul. Arcul reflex este substratul anatomic al reflexului, adică drumul parcurs de impulsul nervos, și are cinci componente:

1. receptorul, care recepționează stimulul;
2. calea aferentă (neuronul senzitiv), care conduce impulsul de la receptor la centrul nervos;
3. centrul nervos (în măduva spinării sau în encefal), care prelucrează informația;
4. calea eferentă (neuronul motor), care conduce comanda de la centrul nervos la efector;
5. efectorul (un mușchi sau o glandă), care execută răspunsul.

Exemplu: în reflexul rotulian, lovirea tendonului de sub rotulă produce extensia gambei; este un reflex monosinaptic, cu centrul în măduva spinării.

Pentru bacalaureat, la acest capitol sunt importante tropismele și nastiile, alcătuirea și rolul organelor de simț, deficiențele senzoriale, componentele sistemului nervos central și bolile lui.