The Human Body: Anatomy and Function - Understanding the Complexity of the Human Body, Exams of Natural History

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Introduction to

THE HUMAN BODY

In addition to supporting our bodies and producing red blood cells, bones protect internal organs from impacts. For example, our skull protects our brain and our ribs protect our lungs and heart. Bones also act as levers for our muscles to attach to for movement.

Adults have 206 bones, most of which are found in the hands, wrists, feet, and ankles. Babies are born with about 300 bones, but as they grow, some of the small bones fuse together to form larger bones.

Muscles

Human beings have more than 600 muscles. They are a part of every other system in the body. Muscles are organs made up of long, thin cells called muscle fibers. When groups of muscle fibers contract, the whole muscle contracts, causing nearby body parts to move. As muscles are used, they become larger and stronger. Without exercise, they become smaller and weaker.

A single muscle fiber can only contract for a short period. As you work and use a muscle, the muscle fibers take turns contracting. This way, the whole muscle can work for a longer period of time. Still, the muscle will eventually tire and will not contract as easily and efficiently as when the muscle is rested. This is called muscle fatigue. Once a muscle is fatigued, it will need to be rested before working effectively again.

There are two groups of muscles: voluntary muscles and involuntary muscles. Voluntary muscles are those that are under our control. The muscles that move our arms and legs are examples of voluntary muscles. Involuntary muscles cannot be consciously controlled. They work all the time, every day of our lives. The muscles in our heart, stomach, and intestines are involuntary muscles.

Digestive system

The major organs involved in digestion are the mouth, the stomach, and the small intestine. There are two types of digestion: mechanical digestion and chemical digestion. Mechanical digestion is simply the physical breaking apart of a substance into smaller particles. Chemical digestion changes the chemical make-up of the substance by breaking it into its simpler chemical components.

The mouth functions in both mechanical and chemical digestion. When we chew, the teeth break apart the food mechanically. The saliva begins the chemical process of

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breaking down starches. The stomach also continues to break apart food mechanically by churning it with involuntary muscle contractions. The food continues to be broken down chemically in the stomach and the small intestine. The stomach contains hydrochloric acid (HCl) and a special chemical called pepsin. Together, HCl and pepsin chemically break down protein in the stomach. It is in the small intestine where nutrients are absorbed into the bloodstream and carried to the other cells in the body.

The simple components that result from the digestion of food are nutrients. There are six categories of nutrients: carbohydrates, fats, proteins, vitamins, minerals and water.

Carbohydrates are the main source of energy for cells. Carbohydrates are made of carbon, oxygen, and hydrogen. They are available in the form of sugar, starch and plant fiber.

Fats are important sources of energy. In large quantities, however, they can contribute to obesity and heart problems.

Proteins are made up of amino acids. Amino acids are simple compounds of carbon, oxygen, hydrogen and nitrogen. There are 22 amino acids necessary for human life. Fourteen of these can be made in the human body. However, eight must be consumed in food.

Vitamins are organic compounds available in the food we eat. No single food contains all the vitamins we need for a healthy body, so we need to eat a variety of foods from all the food groups.

Minerals are inorganic chemical elements such as phosphorous, potassium, and calcium that are essential to proper body functions. Minerals help send nerve messages, carry oxygen to cells, and are important for muscle contraction.

Water is necessary for life. All the body’s chemical reactions take place in water. Since water is constantly leaving the body when we breathe, sweat, or urinate, it is necessary to drink fluids throughout the day. However, many of the foods we eat also contain water.

Some nutrients, like vitamins and minerals, are needed to help the cells function properly. Other nutrients, like carbohydrates, fats, and proteins, combine with oxygen

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body through systemic arteries. Blood that passes by respiring cells picks up waste carbon dioxide. This oxygen-poor blood returns to the heart in systemic veins. It is then pumped to the lungs so the carbon dioxide can be expelled.

There are several components that make up human blood. About 60% of blood is watery plasma that carries the blood’s other components through the blood vessels. Blood is also made up of red blood cells , white blood cells , and platelets. Red blood cells contain hemoglobin and carry oxygen and carbon dioxide throughout the circulatory system. White blood cells are part of the immune system and help fight infections. Platelets help clot blood when there is a break in a blood vessel, such as a cut in the skin.

Nervous system

The brain is made up of millions of cells, which together control the whole human body. The brain sends and receives messages through a network of nerves. The spinal cord is the conduit for many of the nerves that go to and from the brain. The eyes, ears, nose, skin, and the tongue sense various changes and send that information by way of the nerves to the brain. The message travels through the nerves at 350 feet per second, allowing the brain to quickly receive the information and react quickly. Overall, the human body has over 10 billion nerve cells that cover every part of the body.

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INTRODUCCIÓN AL ESTUDIO DEL CUERPO HUMANO

En el reino animal, los seres humanos están clasificados como mamíferos. Estamos agrupados junto con los simios, los monos y los lémures en la clase científica de los Primates. Al igual que el cuerpo de otros animales, el cuerpo humano está compuesto por células. Las células especializadas forman tejidos y órganos y los grupos de órganos funcionan juntos de una manera integrada y organizada constituyendo los sistemas del cuerpo. En conjunto, los sistemas del cuerpo de un ser humano reflejan un complejo y fascinante ejemplo de la adaptación.

Piel

La piel es el órgano de mayor tamaño del cuerpo humano. Técnicamente, no forma parte de ningún otro sistema corporal. Un adulto tiene aproximadamente 20 pies cuadrados de piel. La piel tiene sólo tres milímetros de grosor pero actúa como defensa inicial ante el frío o el calor, bacterias, irritantes, alergenos y otros peligros del mundo externo. La piel también actúa como un órgano sensorial. A través del sentido del tacto, percibimos los distintos estímulos.

La piel está formada por dos capas diferentes. La capa externa es la más delgada y se conoce como epidermis. La epidermis es tan delgada como una hoja de papel. Las células de la epidermis “viven” alrededor de 30 días. Constantemente se están produciendo nuevas células a medida que las más antiguas se secan y degradan. Más aún, ¡la epidermis produce alrededor de un millón y medio de células por hora!

La capa interna de la piel, llamada dermis , contiene vasos sanguíneos, nervios y glándulas sebáceas y sudoríparas. Tiene un grosor entre 15 y 40 veces mayor que la epidermis. En conjunto, las dos capas ayudan a retener la humedad corporal e impiden que las sustancias peligrosas entren al cuerpo.

Las glándulas sudoríparas de la piel ayudan a regular la temperatura del cuerpo. A medida que nuestro cuerpo se calienta, las glándulas sudoríparas producen sudoración en la piel. Cuando la sudoración se evapora en el aire, se pierde calor y se enfría el cuerpo. Las células de la piel también producen vitamina D cuando se exponen a la luz solar. La vitamina D ayuda al cuerpo a absorber el calcio que necesitamos para tener huesos sanos.

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Los músculos que mueven los brazos y las piernas son ejemplos de músculos voluntarios. Los músculos involuntarios no pueden controlarse conscientemente. Ellos trabajan todo el tiempo, todos los días de nuestra vida. Los músculos del corazón, del estómago y de los intestinos son músculos involuntarios.

Sistema digestivo

Los principales órganos involucrados en la digestión son la boca, el estómago y el intestino delgado. Existen dos tipos de digestión: la digestión mecánica y la digestión química. La digestión mecánica consiste simplemente en fragmentar una sustancia en partículas más pequeñas. La digestión química cambia la composición química de estas sustancias degradándolas a sus componentes químicos más simples.

La boca tiene una función tanto en la digestión mecánica como en la química. Cuando masticamos, los dientes desmenuzan los alimentos mecánicamente. La saliva empieza el proceso químico de degradación de almidones. El estómago también continúa descomponiendo los alimentos mecánicamente revolviéndolos con las contracciones de los músculos involuntarios. Los alimentos siguen descomponiéndose químicamente en el estómago y en el intestino delgado. El estómago contiene ácido clorhídrico (HCl) y una sustancia química especial llamada pepsina. Juntos, el HCl y la pepsina degradan químicamente las proteínas en el estómago. En el intestino delgado, los nutrientes se absorben hacia los vasos sanguíneos y son transportados a otras células del cuerpo.

Los componentes simples que se obtienen de la digestión de los alimentos son los nutrientes. Existen seis categorías de nutrientes: carbohidratos, grasas, proteínas, vitaminas, minerales y agua.

Los carbohidratos son la principal fuente de energía para las células. Los carbohidratos están compuestos por carbono, oxígeno e hidrógeno. Se encuentran en forma de azúcar, almidón y en las fibras de las plantas.

Las grasas son una importante fuente de energía. Sin embargo, en grandes cantidades contribuyen a la obesidad y a los problemas cardíacos.

Las proteínas están compuestas por aminoácidos. Los aminoácidos son combinaciones simples de carbono, oxígeno, hidrógeno y nitrógeno. Existen 22 aminoácidos necesarios para la vida humana. Catorce de éstos pueden ser producidos

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en el cuerpo humano. Sin embargo, ocho deben ser ingeridos a través de los alimentos.

Las vitaminas son compuestos orgánicos que se encuentran en los alimentos que ingerimos. No existe ningún alimento que contenga todas las vitaminas que necesitamos para tener un cuerpo sano, por lo tanto debemos ingerir una variedad de alimentos de todos los grupos alimentarios.

Los minerales son elementos químicos inorgánicos, tales como el fósforo, el potasio y el calcio, los cuales son esenciales para las funciones corporales apropiadas. Los minerales ayudan a enviar mensajes a través de los nervios, transportan oxígeno a las células y son importantes para la contracción muscular.

El agua es necesaria para la vida. Todas las reacciones químicas del cuerpo involucran la presencia de agua. Debido a que el cuerpo está perdiendo agua constantemente cuando respiramos, transpiramos u orinamos, es necesario beber líquidos durante el día. Sin embargo, muchos de los alimentos que ingerimos también contienen agua.

Algunos nutrientes, como las vitaminas y los minerales, son necesarios para ayudar a que las células funcionen adecuadamente. Otros nutrientes, como los carbohidratos, las grasas y las proteínas, se combinan con oxígeno para producir energía. La cantidad de energía que un nutriente puede producir se mide en calorías. Por ejemplo, un gramo de grasa proporciona aproximadamente 9.0 calorías de energía. Las proteínas y los carbohidratos proporcionan alrededor de 4.9 calorías de energía por gramo.

Sistema respiratorio

El sistema respiratorio incluye la nariz, la boca, la tráquea, los pulmones y el diafragma. La función del sistema respiratorio es captar oxígeno desde el aire que respiramos. Las células utilizan el oxígeno para producir energía. El diafragma es un músculo grande que se encuentra en la parte inferior de la cavidad torácica. Cuando inspiramos, el diafragma se contrae y expande los pulmones. Esta acción permite que el aire pase a los pulmones a través de la nariz, de la boca y del tubo respiratorio o tráquea. Cuando el diafragma se relaja, el aire se expele hacia afuera, a través de la tráquea, de la boca y de la nariz.

En los pulmones, existen muchos pequeños “sacos” rodeados de vasos sanguíneos. Estos sacos se llaman alvéolos. De la misma manera que el oxígeno se difunde a

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son parte del sistema inmunitario y ayudan a combatir las infecciones. Las plaquetas ayudan a coagular la sangre cuando existe una ruptura de un vaso sanguíneo, como ocurre en una herida de la piel.

Sistema nervioso

El cerebro está compuesto por millones de células que en conjunto controlan todo el cuerpo humano. El cerebro envía y recibe mensajes a través de una red de nervios. La médula espinal es el conducto por el que circulan muchos nervios hacia y desde el cerebro. Los ojos, los oídos, la nariz, la piel y la lengua perciben estímulos y envían esa información al cerebro a través de los nervios. El mensaje viaja a través de los nervios a 350 pies por segundo, permitiendo que el cerebro reciba y reaccione a la información rápidamente. En total, el ser humano tiene más de 10 billones de células nerviosas distribuidas en todo cuerpo.

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In Advance

Draw two columns on the chalkboard or flip chart paper to form a scoreboard. Label one column “Team 1” and the second column “Team 2.”

Procedure

1. Introduce the game and divide class into teams Begin by telling students that over the next several days (or weeks) they will be learning about different systems in the human body. Each system is made up of a group of organs that works together to keep the body functioning properly. Using the background information for this section, briefly discuss the skeletal system , the muscles , the skin , the digestive system , the respiratory system , the circulatory system , and the nervous system. Tell students that they will be playing a guessing game to introduce them to some interesting facts about these organs and body systems.

Divide the class into two teams (Team 1 and Team 2) and have the members of each team sit together. Explain that you will begin by asking Team 1 a question. If they answer it correctly, they get a point. If they answer it incorrectly, the other team will have a chance to answer the question. Alternate between the two teams until one team answers the question correctly and gets a point. For the next question, start with Team 2 and alternate teams with each new question.

2. Play the game Using the Teacher Question Sheet, begin the game. Give the teams a few moments to discuss the question before answering. Keep track of correct answers using the “scorecard.” If the teams are having a difficult time with a particular question, you may give them a hint about the answer. The team with the most points at the end wins.

Extensions

Divide the class into seven teams and assign each team a different body system (skin, skeletal system, the muscles, circulatory system, respiratory system, nervous system, or digestive system). Have each team find five more interesting facts about “their” body system. Either ask each team to share their findings with the class or develop questions for the rest of the class to answer.

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References

Bosak, Susan V. Science Is...A Source Book of Fascinating Facts, Projects, and Activities. Markham, Ontario, Canada: Scholastic Canada, 1991.

Berger, Melvin and Gilda. Why Don’t Haircuts Hurt? New York, NY: Scholastic Inc.,

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TEACHER QUESTION SHEET (cont.)

13. What is the biggest organ of the body? (The skin.) 14. Name one of the two places where your skin is the thinnest. (The lips or eyelids.) 15. Every year you grow 7 miles of what? (Hair.) 16. Most of the dust in your house comes from what part of your body? (Your skin. 50,000 bits of dead skin cells fall off every minute.) 17. Which two parts of your body have no hair? (The palms of your hands and the soles of your feet.) 18. Which part of an adult’s body has 27 bones? (The hand.) 19. Which muscles do you use the most? (The muscles of the eye.) 20. Does your hair grow faster in the summer or in the winter? (The summer because your circulation speeds up in warmer weather.) 21. Who has more bones – an adult or a baby? (Babies have about 300 bones while adults have 206. Some of the bones in a baby fuse to form larger bones as they grow.) 22. When you do this, air comes out of your mouth at 100 miles per hour. (Sneeze.) 23. Which of your bones is the largest? (The thigh bone, or femur.) 24. A signal can travel 350 feet a second on what kind of cell? (A nerve cell.)

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CUESTIONARIO DEL MAESTRO

1. ¿Cuándo eres más bajo, en la mañana o al final del día? (Al final del día. Los huesos que componen la columna vertebral se comprimen por la gravedad durante el día. Al final del día puedes medir una pulgada menos.) 2. ¿Qué lado del cuerpo controla el lado derecho del cerebro? (El lado izquierdo. Las fibras nerviosas se cruzan en el cerebro.) 3. El cuerpo humano contiene 650 ________. (Músculos) 4. ¿En cuál expresión facial se utilizan más músculos: al sonreír o al hacer un gesto de enojo? (Al hacer un gesto de enojo utilizas 43 músculos. Para sonreír sólo usamos 17 músculos.) 5. ¿Por qué no puedes respirar y tragar al mismo tiempo? (Porque la garganta y la nariz comparten el mismo tubo. Cuando tragas, el tubo se cierra y no puedes respirar.) 6. Una persona adulta tiene 206 __________. (Huesos) 7. ¿Cuál es la parte más dura del cuerpo humano? (El esmalte de los dientes.) 8. Durante una vida promedio, el ____________ aproximadamente 3 billones de veces. (Corazón late.) 9. Al estar en reposo, ¿las personas que realizan ejercicio tienen una frecuencia cardíaca más rápida o más lenta que aquellas que no realizan ejercicio? (Más lenta. Un corazón sano puede bombear la misma cantidad de sangre con unos pocos latidos.)

10.Todos los días consumimos más ______________ que alimentos o agua. (Oxígeno del aire.)

11. ¿Dónde se encuentran los huesos más pequeños del cuerpo? (En los oídos. Ellos son el martillo, el yunque y el estribo.)

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