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BIOLOGÍA HUMANA

Verónica Canales Guerra

Cada autor es responsable del contenido de su propio texto. De esta edición: © Universidad Continental S.A.C 2012 Jr. Junin 355, Miraflores, Lima-18 Teléfono: 213 2760 Derechos reservados Primera Edición: Noviembre 2013 Tiraje: 500 ejemplares Autor: Verónica Canales Guerra Oficina de Producción de Contenidos y Recursos Impreso en el Perú - Solvimagraf S.A.C Jr. Emilio Althaus N° 406 Of. 301 - Lince [email protected] Fondo Editorial de la Universidad Continental Todos los derechos reservados. Esta publicación no puede ser reproducida, en todo ni en parte, ni registrada en o trasmitida por un sistema de recuperación de información, en ninguna forma ni por ningún medio sea mecánico, fotoquímico, electrónico, magnético, electroóptico, por fotocopia, o cualquier otro sin el permiso previo por escrito de la Universidad.

ÍNDICE INTRODUCCIÓN PRESENTACIÓN DE LA ASIGNATURA



9

COMPETENCIA DE LA ASIGNATURA 9 UNIDADES DIDÁCTICAS 9 TIEMPO MÍNIMO DE ESTUDIO 9 UNIDAD I: Química de la célula

11

DIAGRAMA DE PRESENTACIÓN DE LA UNIDAD I

11

ORGANIZACIÓN DE LOS APRENDIZAJES

11

TEMA Nº 1: Niveles de organización de la materia

12

1 De átomos a macromoléculas

12

2 Complejos supramoleculares e individuos

14

TEMA Nº 2: Nivel químico inorgánico



17

1

Bioelementos

17

2

Agua

18

LECTURA SELECCIONADA Nº 1



19

ACTIVIDAD Nº 1

20

TEMA Nº 3: Estructura y función de lípidos, carbohidratos y proteínas

21

El mejor intento: Cada cosa en su lugar de Sacks, Oliver. pp. 1 y 2

1 Estructura y clasificación de los lípidos

21

2 Estructura e importancia de los carbohidratos

24

3 Estructura y funciones de las proteínas

26

TEMA Nº 4: Estructura y función de los ácidos nucleicos

29

1

Estructura y función

29

2

ADN y ARN

31

LECTURA SELECCIONADA Nº 2



32

Carbohidratos: Necesarios, pero con moderación de García-Escamilla, D. pp. 1 y 2

ACTIVIDAD Nº 2

34

control de lectura Nº 1

34

bibliografía de la unidad i

34

AUTOEVALUACIÓN de la unidad i

35

UNIDAD II: La célula

39

DIAGRAMA DE PRESENTACIÓN DE LA UNIDAD II

39

ORGANIZACIÓN DE LOS APRENDIZAJES

39

TEMA Nº 1: Estructura y función celular

40



1 Tipos celulares (procariota y eucariota) y organelas celulares

40

2

42

Sistema de endomembranas

TEMA Nº 2: Metabolismo celular





45

1

Transporte a través de las membranas

46

2

Producción de energía

50

3

Producción de proteínas

51

LECTURA SELECCIONADA Nº 1



52

Fabiola Hernández-Rosas, & Juan Santiago-García. Ritmos circadianos, genes reloj y cáncer. pp. 1 a 4

ACTIVIDAD Nº 1

55

TEMA Nº 3: Comunicación celular

55

1

Estructura de la neurona

55

2

Tipos neuronales

56

TEMA Nº 4: Comunicación celular

58

1

Sinapsis neuronal

58

2

Neurotransmisores

59

LECTURA SELECCIONADA Nº 2



61

Científicos descubren los principios que creanconexiones entre las neuronas EFE NEWS SERVICE (Madrid)

ACTIVIDAD Nº 2

62

TAREA ACADÉMICA nº 1

62



bibliografía de la unidad ii



62

AUTOEVALUACIÓN de la unidad ii

62

UNIDAD III: EL INDIVIDUO

65

DIAGRAMA DE PRESENTACIÓN DE LA UNIDAD III

65

ORGANIZACIÓN DE LOS APRENDIZAJES

65

TEMA Nº 1: Integración del funcionamiento corporal I

66

1

Digestión

66

2

Respiración

67

TEMA Nº 2: Integración del funcionamiento corporal II

69

1

Circulación y transporte

69

2

Excreción y reproducción

70

LECTURA SELECCIONADA Nº 1



72

Revisión crítica del concepto “psicosomático” a la luz del dualismo mente-cuerpo. De Mariantonia, L. H., Diego Alveiro, R. O., & Camila, R. L. (pp. 1-5)

ACTIVIDAD Nº 1

76

TEMA Nº 3: Integración y control: Sistema endocrino

76

1

Hormonas, naturaleza química

77

2

Mecanismo de la acción hormonal

77

TEMA Nº 4: Glándulas endocrinas



79

1

Sistema hipotálamo – hipofisario

79

2

Tiroides y paratiroides

80

3

Páncreas endocrino

81

4

Glándulas suprarrenales

81

5

Gónadas

82

6

Glándula Pineal

82

LECTURA SELECCIONADA Nº 2



83

Aspectos conceptuales de la agresión: definición y modelos explicativos de miguel ángel, c. o., & Ma José González. pp. 17-20

ACTIVIDAD Nº 2 Control de Lectura Nº 2

86

bibliografía de la unidad IiI AUTOEVALUACIÓN de la unidad iii UNIDAD IV: EL SISTEMA NERVIOSO

86 86



86 89

DIAGRAMA DE PRESENTACIÓN DE LA UNIDAD IV

89

ORGANIZACIÓN DE LOS APRENDIZAJES

89

TEMA Nº 1: Definición de Sistema Nervioso

90

1

Elementos

90

2

Neuroglía

91

TEMA Nº 2: Funciones principales del Sistema nervioso

92

1

Organización general del sistema nervioso

92

2

Receptores y órganos de los sentidos

93

3

Efectores musculares

95

LECTURA SELECCIONADA Nº 1



95

“Dopamina: La línea cerebral¨ de Islas.Mariana. pp. 1 a 3

ACTIVIDAD Nº 1 TEMA Nº 3: Sistema Nervioso Central 1

Encéfalo: estructura y funciones

2

Medula Espinal: estructura y funciones.

TEMA Nº 4: Sistema Nervioso Periférico





97 98 98 103



106

1

Nervios craneales y espinales

106

2

Sistema nervioso autónomo

107

LECTURA SELECCIONADA Nº 2



108

¨Bases Biológicas del Deterioro de la Función Cognitiva inducido por los tratamientos Antineoplásicos¨ de Feliu. pp. 2 a 10

ACTIVIDAD Nº 2

112

Tarea académica Nº 2

112

bibliografía de la unidad IV

112

AUTOEVALUACIÓN de la unidad iv



ANEXO: claves de las autoevaluaciones

113 116

INTRODUCCIÓN

L

e presentamos la Biología Humana, un curso que le per-

jos, haciendo énfasis en el sistema nervioso debido a su trascen-

mite al estudiante de psicología obtener conocimientos

dencia en la carrera de psicología.

básicos para el estudio de los seres vivos en sus diferentes

niveles de organización. Iremos desde la estructura molecular formación de células y tejidos, hasta las estructuras y sistemas complejos, para finalmente llegar al individuo. El contenido de este material de estudio, se dividen en cuatro unidades que son: La química de la célula, el individuo y el sistema nervioso. Con ello le permitiremos a visualizar la estructura del organismo desde sus componentes más pequeños y sencillos - que son los átomos y moléculas - hasta los más grandes y comple-

Recomendamos al estudiante que desarrolle el hábito de lectura permanente, de un estudio sistemático y una minuciosa investigación, vía internet, consulta a expertos, resúmenes, fuentes bibliográficas y trabajos de investigación, algunas de cuyas direcciones aparecen en la bibliografía al final del texto. Agradecemos a quienes con sus aportes y sugerencias han contribuido a mejorar la presente edición, que tiene el valor de una introducción al mundo de la Biología Humana..

8

Desarrollo de contenidos

PRESENTACIÓN DE LA ASIGNATURA Diagrama

Objetivos

Lecturas seleccionadas

Glosario

Recordatorio

Anotaciones

Inicio

COMPETENCIA DE LA ASIGNATURA Conoce la importancia de las ciencias biológicas adquiriendo conocimientos teóriorganización y del organismo, explicando la estructura y función de sus componentes.

cos y prácticos sobre losAutoevaluación niveles molecular, celular e individuos de la Desarrollo Actividades debiológica, contenidos lo que le permiten obtener una visión completa de la célula

UNIDADES DIDÁCTICAS Glosario

Lecturas seleccionadas

UNIDAD I

Química de la Anotaciones célula

Recordatorio

BIOLOGÍA HUMANA Actividades Autoevaluación MANUAL AUTOFORMATIVO

Bibliografía

UNIDAD II

UNIDAD II

UNIDAD IV

La célula

El individuo

Sistema Nervioso

TIEMPO MÍNIMO DE ESTUDIO UNIDAD I

UNIDAD II

UNIDAD II

UNIDAD IV

1a y 2a Semana

3a y 4a Semana

5a y 6a Semana

7a y 8a Semana

16 horas

16 horas

16 horas

16 horas

Bibliografía

9

10

Desarrollo de contenidos

Diagrama

Desarrollo de contenidos

Diagrama

Objetivos

Inicio

Lecturas seleccionadas

Glosario

Recordatorio

Anotaciones

UNIDAD I: QUÍMICA DE LA CÉLULA Actividades

Autoevaluación

DIAGRAMA DE PRESENTACIÓN DE LA UNIDAD I Objetivos

Inicio

Lecturas seleccionadas

Glosario

Bibliografía

Desarrollo de contenidos

Actividades

Autoevaluación

Recordatorio

Anotaciones

Lecturas seleccionadas

Glosario

CONTENIDOS

EJEMPLOS

Recordatorio

ACTIVIDADES

Bibliografía

autoevaluación

Diagrama

BIBLIOGRAFÍA

Anotaciones

ORGANIZACIÓN DE LOS APRENDIZAJES Objetivos

Inicio

CONOCIMIENTOS

PROCEDIMIENTOS

ACTITUDES

Tema N°1: Niveles de organización de Actividades la materia Desarrollo Autoevaluación

1. Elabora un cuadro que presente: niveles de organización, definición y ejemplos

1. Demuestra interés, genera debate y participa en el desarrollo de los temas tratados

de contenidos

1. De átomos a macromoléculas 2. Complejos supramoleculares e individuos Lecturas Glosario Bibliografía

seleccionadas

Tema N° 2: Nivel químico inorgánico 1. Bioelementos 2. Agua

Recordatorio

BIOLOGÍA HUMANA Actividades Autoevaluación MANUAL AUTOFORMATIVO

Anotaciones

Lectura seleccionada 1: ¨Cada cosa en su lugar¨ de Sacks O. (pp. 1 y 2) Actividad N°1 Tema N° 3: Estructura y función de lípidos, carbohidratos y proteínas 1. Estructura y clasificación de los lípidos 2. Estructura e importancia de los carbohidratos 3. Estructura y funciones de las proteínas

2. Identifica y comprende la estructura e importancia de los compuestos químicos en los seres vivos 3. Explica la estructura de las biomoléculas 4. Identifica a cada biomolécula y su importancia en los seres vivos Actividad N° 1 Participa en el FORO: La química de la vida. Aporta con sus experiencias sobre el tema Actividad N° 2 Realiza un cuadro comparando la estructura, clasificación e importancia de las biomoléculas

Tema N° 4: Estructura y función de los ácidos nucleicos.

Control de lectura N°1

1. Estructura y funciones de los ácidos nucleicos

Evaluación escrita sobre los temas de la unidad I

2. ADN y ARN Actividad N° 2 Lectura seleccionada 2: Carbohidratos: Necesarios, pero con moderación de García-Escamilla, D. (pp. 1 y 2) Autoevaluación de la unidad I

2. Valora la importancia de la biología en su vida diaria y en su desarrollo profesional actuando con respeto y responsabilidad y aportando activamente al desarrollo del curso

Bibliografía

11

12

ollo nidos

Actividades

Autoevaluación

as nadas

Glosario

Bibliografía

torio

Anotaciones

UNIDAD I: QUÍMICA DE LA CÉLULA

TEMA N° 1: NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA Veamos: ¿Qué macromoléculas reconoce en la figura 1? •

Existe alguna molécula en común entre un virus y un ratón?



Figura 1. Virus Tomado de: cienciadelatierra.wordpress.com

1 De átomos a macromoléculas Si miramos a nuestro alrededor nos percatamos que todo se encuentra obedeciendo una forma, un orden singular. De la misma manera en los seres vivos la materia se ordena siguiendo leyes físicas y químicas que nos permiten estudiarla en lo que podríamos llamar NIVELES DE ORGANIZACIÓN1. Como en el caso de una jerarquía (orden por grados), cada nivel desde el subatómico hasta el de la biosfera, tiene propiedades particulares que surgen de la interacción entre sus componentes e irán creciendo en tamaño, en complejidad y en necesidades energéticas. Entonces demos un paseo por los niveles estructurales, empezando por el más simple. 1.1 átomos

Como ya sabe, la materia ocupa un lugar en el espacio, es medible y es perceptible por nuestros sentidos, todo cuerpo material incluso el de los organismos más complejos, está constituido por combinaciones de elementos. En la Tierra, existen unos 92 elementos. Muchos son muy conocidos, como el carbono, que se encuentra en forma pura en el diamante y en el grafito; el oxígeno, abundante en el aire que respiramos; el calcio, que utilizan muchos organismos para construir conchas, cáscaras de huevo, huesos y dientes, y el hierro, que es el metal responsable del color rojo de nuestra sangre. La partícula más pequeña de un elemento es el átomo.

1 Campbell-Reece. Biología. 7° Edición.2007.P4

BIOLOGÍA HUMANA Desarrollo Actividades Autoevaluación UNIDAD I: QUÍMICA DE LA CÉLULA de contenidos MANUAL AUTOFORMATIVO

Lecturas seleccionadas

Glosario

Recordatorio

Anotaciones



Figura 2. Molécula de agua Tomado de: lasmaravillasdelagua564.blogspot.com



Los átomos, a su vez, están constituidos por partículas más pequeñas: protones, neutrones y electrones. Sin embargo solo un átomo tendrá las características físicas y químicas que lo distinguen como tal. Por ejemplo: solo un átomo de oro es oro, no se puede decir protón de oro ó electrón de oro.



Por lo tanto, un átomo es la porción más pequeña de un elemento que retiene las propiedades químicas de éste.



En la figura 2 se muestra como los átomos (uno de oxígeno y dos de hidrógeno), están constituidos por partículas subatómicas: los protones y neutrones que se encuentran en el núcleo y los electrones que se encuentran girando en torno a él. A su vez cómo los átomos se unen para formar el nivel siguiente superior que es el de moléculas, la del agua en este caso:



Técnicas especiales de microscopia electrónica de barrido, con amplificación de hasta cinco millones de veces, han permitido que los investigadores fotografíen las posiciones de algunos átomos en las moléculas que los contienen.

1.2. Moléculas

Dos o más átomos se combinan químicamente para formar una molécula. La de oxígeno por ejemplo resulta de la combinación química de dos átomos de oxígeno. Entonces podemos decir que un compuesto químico consta de dos o más elementos combinados en una proporción fija.



Por ejemplo: el agua es un compuesto químico cuyas moléculas se forman cuando dos átomos de hidrógeno se combinan con uno de oxígeno por medio de fuerzas que las mantienen unidas y que se conocen como enlaces. Hay dos tipos principales de enlaces: iónico y covalente.

Los enlaces iónicos se forman por la atracción mutua de partículas de carga eléctrica opuesta; esas partículas, formadas cuando un electrón salta de un átomo a otro, se conocen como iones . Muchos iones como el ion potasio (K+) son necesarios en la mayoría de los procesos biológicos esenciales. Los iones calcio (Ca2+), potasio (K+) y sodio (Na+) están implicados en la producción y propagación del impulso nervioso. Además, el Ca2+ es necesario para la contracción de los músculos y para el mantenimiento de un latido cardíaco normal. El ion magnesio (Mg2+) forma parte de la molécula de clorofila, la cual atrapa la energía radiante del Sol en algunas algas y en las plantas verdes. Los enlaces covalentes están formados por pares de electrones compartidos. Los átomos que necesitan ganar electrones para tener un nivel energético exterior completo y por lo tanto estable tienen una fuerte tendencia a formar enlaces covalentes. Así, por ejemplo, un átomo de hidrógeno forma un enlace covalente simple con otro átomo de hidrógeno.

2 Campbell-Reece.Biología.7°Edición.2007.P39

Bibliografía

13

14

ollo nidos

Actividades

Autoevaluación

as nadas

Glosario

Bibliografía

torio

Anotaciones

UNIDAD I: QUÍMICA DE LA CÉLULA



Las moléculas las podemos clasificar en: a)

Moléculas inorgánicas: Son principalmente de origen mineral y están formadas por la combinación de los elementos existentes. No son formadas por los seres vivos, pero si son imprescindibles para ellos, como el agua, la biomolécula más abundante, los gases (oxígeno, dióxido de carbono) y las sales inorgánicas: aniones como fosfato (HPO4-), bicarbonato (HCO3-) y cationes como el amonio (NH4+).

b)

Moléculas orgánicas: Los compuestos orgánicos son sustancias químicas que contienen carbono, formando enlaces covalentes carbono-carbono o carbono-hidrógeno. En muchos casos contienen oxígeno, nitrógeno, azufre, fósforo, boro, halógenos y otros elementos. La principal característica de estas sustancias es que arden y pueden ser quemadas (son compuestos combustibles). La mayoría de los compuestos orgánicos se producen de forma artificial, aunque solo un conjunto todavía se extrae de forma natural teniendo origen animal o vegetal.

c)

Biomoléculas: el conjunto de las moléculas ya sean inorgánicas u orgánicas que tienen relevancia para el desarrollo de las funciones vitales de los seres vivos. En la figura 3. tenemos un ejemplo de una de las moléculas más ubicuas en los seres vivos, los aminoácidos.





Figura 3. Molécula de aminoácido Tomado de: virtual.unal.edu.co

d)

Macromoléculas: Cada una de estas moléculas está formada por la unión de moléculas más simples y especificas. Así las unidades básicas de las proteínas son los aminoácidos, las de los lípidos son los ácidos grasos, las de los carbohidratos los monosacáridos y las de los ácidos nucleicos son los nucleótidos.

•

Le invitamos a ver el siguiente video que le ayudará a aclarar y repasar los conceptos estudiados, en el link: http://www.youtube.com/watch?v=FUKEex1lGpQ.

2 Complejos supramoleculares e individuos 2.1 Complejos supramoleculares y organelas:

Como ya habrá notado estamos avanzando hacia estructuras más complejas y grandes que los átomos, el prefijo supra significa sobre = más que. Los complejos supramoleculares surgen como resultado de la interacción entre diferentes macromoléculas, algunos ejemplos son:

Desarrollo UNIDAD I: QUÍMICA DE LA CÉLULA de contenidos



•

Ribosomas: ARNr + proteínas

•

Nucléolo: ADN + ARN + proteínas, y

•

Cromosomas: ADN + proteínas.



Lecturas seleccionadas

Glosario

Recordatorio

Anotaciones

Además pueden organizarse en un nivel mayor de complejidad: las organelas celulares, que van a hacer las funciones necesarias para mantener a una célula viva. Las principales organelas de las células se resumen en el cuadro 1. COMPARTIMIENTO

FUNCIÓN EN LA CÉLULA

Nucleo

Control celular. Expresión genética.

Citosol

Metabolismo en general.

Mitocondria

Producción de energía.

Retículo Endoplasmatico

Síntesis de proteínas.

Complejo de Golgi

Maduración y distribución de las proteínas.

Lisosoma

Degradación de sustancias.

Peroxisoma

Control de las reacciones de oxidación.

Cuadro 1. Las Organelas y sus funciones. Fuente: Blga. Verónica Canales Guerra

2.2 Células

Con las células se definen características y funciones exclusivas de los seres vivos. Entonces estamos en el nivel que recién podemos llamar ¨ser vivo¨. Todo ser vivo esta formado por células y sus funciones se realizan en último término a nivel celular, por lo tanto la célula es la unidad básica de la vida3.



Se reconocen dos tipos celulares: los procariontes y los eucariontes. Los procariontes carecen de núcleo y de sistemas membranosos internos, las bacterias que causan el cólera o la tuberculosis, son ejemplos de procariontes. Las células eucariontes tienen un núcleo que dirige la actividad celular y la herencia y un sistema de membranas internas que la hacen más eficiente metabólicamente, todos los tejidos de plantas, hongos y animales son células eucariotas. •

En el siguiente video verá algunas especificaciones de los tipos celulares procariotas y eucariotas: http://www.youtube.com/watch?v=ijyFERaDvMU

2.3. Tejidos

Los organismos multicelulares realizan una serie de funciones vitales que requieren de un soporte estructural complejo, este se basa en la interacción coordinada de diferentes tipos celulares, así nacen los tejidos mostrados en la Fig. 4.

3 Campbell-Reece.Biología.7°Edición.2007.P5

BIOLOGÍA HUMANA Actividades Autoevaluación MANUAL AUTOFORMATIVO

Bibliografía

15

16

ollo nidos

Actividades

Autoevaluación

as nadas

Glosario

Bibliografía

torio

Anotaciones

UNIDAD I: QUÍMICA DE LA CÉLULA

Figura 4. Tejidos del Cuerpo Humano

Tomado de: monografias.com

2.4 Órganos y sistemas

Resulta de una compleja estructuración de los tejidos. Los vemos en la figura 5. Sus funciones, muy especificas se interrelacionan perfectamente para responder a las exigencias del medio ambiente. El funcionamiento coordinado de los órganos esta bajo el control de los sistemas. De ellos, los sistemas endocrino y nervioso desempeñan un importante papel en la coordinación del funcionamiento de los demás sistemas.

2.5 Organismo



Figura 5. Sistemas Tomado de: profesorenlinea.cl



Representa la integración de todos los niveles de organización desde el átomo hasta las células y sistemas. El nivel de organismo corresponde a lo que se denomina ser vivo ya sean bacterias, protozoos, plantas hongos o animales.



En organismos unicelulares la reproducción se hace a través de un proceso de división celular del cual se obtienen dos individuos genéticamente iguales a su progenitor, por otro lado en los organismos multicelulares, la reproducción es sexual y los descendientes son genéticamente diferentes de sus progenitores. •

Es difícil imaginar cómo los sistemas se integran en el interior del cuerpo humano, por ello le invitamos a ver el siguiente video, en el link: http:// www.youtube.com/watch?v=5IajCN1BypU

Desarrollo UNIDAD I: QUÍMICA DE LA CÉLULA de contenidos

TEMA N° 2: NIVEL QUÍMICO INORGÁNICO

BIOLOGÍA HUMANA Actividades Autoevaluación MANUAL AUTOFORMATIVO

Lecturas seleccionadas

Glosario

Recordatorio

Anotaciones

Sabía que… •

El C, H, O, N son los elementos elegidos por la evolución para formar parte de todos los seres vivos?

•

El ADN es la macromolécula informativa por excelencia?

1 Bioelementos

Sólo cuatro elementos —oxígeno, carbono, hidrógeno y nitrógeno—llamados bioelementos, constituyen más de 96% de la masa de la mayoría de los organismos (Fig.6). Otros, como calcio, fósforo, potasio y magnesio, también están invariablemente presentes, aunque en menores cantidades. Algunos de éstos, como yodo y cobre, se denominan oligoelementos (del griego oligos, poco) por estar presentes en cantidades diminutas.

Bioelementos: C, H, O, N MINERALES

Ca, Mg, K, Na, Cl Oligoelementos: Fe, Cu, I, Mn, Co

Figura 6. fuente: Blga. Verónica Canales Guerra

La capacidad de los átomos de carbono (figura 7) para formar enlaces covalentes es de extraordinaria importancia en los sistemas vivos. Un átomo de carbono tiene cuatro electrones en su nivel energético exterior. Puede compartir cada uno de estos electrones con otro átomo, formando enlaces covalentes hasta con cuatro átomos, diferentes (los más frecuentes son hidrógeno, oxígeno y nitrógeno) o con otros átomos de carbono.

Fig. 7: Átomo de carbono Fuente: cobach-elr.com

Bibliografía

17

18

ollo nidos

Actividades

Autoevaluación

as nadas

Glosario

Bibliografía

torio

Anotaciones

UNIDAD I: QUÍMICA DE LA CÉLULA

2 Agua El agua no solamente es el compuesto más abundante en la naturaleza sino también en los seres vivos: •

Sabe cuál es el animal más acuoso? ……… la medusa o más conocida como ¨malaguas¨ que encontramos en las playas.

•

Sabe cuál es el órgano más acuoso del cuerpo? …… si, la cavidad ocular, el ojo.

Como ya sabemos el agua se encuentra en tres estados: sólido (la escarcha, la nieve, el hielo), líquido (lagos, ríos, océanos) y gaseoso (la atmósfera). Como vimos en la figura 2, está compuesta de dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno, pero no tendría características tan importantes sin otra propiedad especial: la polaridad. En la figura 8 se muestra la distribución espacial de sus átomos, los dos átomos de hidrógeno forman un ángulo con respecto al oxígeno, esto determina una zona de carga positiva y otra de carga negativa, con lo cual tenemos dos polos de carga diferente.

Figura 8. Polaridad del agua

Modificado de: educasitios.educ.ar

Esto tiene como consecuencia todas las demás propiedades del agua4: •

Solvente universal: sus polos separan a los componentes de otras sustancias polares.

•

Tensión superficial: resistencia de sus moléculas a separarse.

•

Cohesión: Atracción entre los polos opuestos de sus moléculas.

•

Capilaridad: Combinando la dos anteriores, el agua puede ascender a través de un tubo suficientemente fino.

•

Hay muchas cosas que aun no hemos dicho sobre los bioelementos y el agua, en la siguiente presentación tiene alguna información adicional, amplíe la pantalla y ponga atención a los comentarios, en el siguiente link: http://www. youtube.com/watch?v=x8J-Jbu_W6M

4 Campbell-Reece.Biologia.7°Edición.2007.P48

Diagrama

Objetivos

Inicio

Desarrollo de contenidos

Actividades

Autoevaluación

Desarrollo UNIDAD I: QUÍMICA DE LA CÉLULA de contenidos

BIOLOGÍA HUMANA Actividades Autoevaluación MANUAL AUTOFORMATIVO

Lecturas seleccionadas

Glosario

Recordatorio

Anotaciones

LECTURA SELECCIONADA N° 1 Lecturas seleccionadas

Glosario

Bibliografía

El mejor invento: Cada cosa en su lugar Autor: Sacks, Oliver. Información de publicación: Palabra [Saltillo, Mexico] 19 July 1999: 30. Recordatorio Enlace deAnotaciones documentos de ProQuest

Resumen Se decía, cuando era niño, que existían 92 elementos, cada uno con sus características singulares. Estos elementos, que se podían combinar entre sí para formar millones de compuestos, eran "los bloques de construcción del universo". Uno sabia, o sospechaba, que algunos de ellos estaban relacionados. El estaño y el plomo, por ejemplo, eran ambos metales suaves, que se derretían fácilmente; el cobre, plata y oro –los metales de "acuñación"-- podían ser martillados en laminas tan delgadas que transmitían luz verde o azul. En 1817, Johann Döbereiner, un químico alemán, observo que los pesos atómicos de los metales alcalinotérreos formaban una serie, el peso atómico del estroncio ubicándose justo a la mitad del calcio y bario. Döbereiner después descubrió otras triadas, así como triadas en las cuales los elementos tenían propiedades similares, pero pesos atómicos casi idénticos. En 1860, la primera reunión internacional de químicos se llevo a cabo en Karlsruhe, Alemania, con el expreso propósito de aclarar esta confusión. Aquí, Stanislao Cannizzaro propuso una manera confiable de calcular el peso atómico a partir de la densidad del vapor y su hermosamente argumentada presentación impero, llevando a un consenso: ahora, por fin, con pesos atómicos corregidos y una idea clara de la valencia, el camino estaba preparado para una clasificación completa de los elementos. Texto completo El romance de un hombre con la tabla periódica: Se decía, cuando era niño, que existían 92 elementos, cada uno con sus características singulares. Estos elementos, que se podían combinar entre sí para formar millones de compuestos, eran "los bloques de construcción del universo". Uno sabia, o sospechaba, que algunos de ellos estaban relacionados. El estaño y el plomo, por ejemplo, eran ambos metales suaves, que se derretían fácilmente; el cobre, plata y oro --los metales de "acuñación"-- podían ser martillados en laminas tan delgadas que transmitían luz verde o azul. Pero no estoy seguro de que se me haya ocurrido que todos los elementos podrían estar relacionados entre sí hasta que a los 12 años de edad visite el Museo de Ciencias en Londres (recientemente reinaugurado después de la Segunda Guerra Mundial) y ahí vi un enorme escaparate colgando al pie de las escaleras que decía "La Tabla Periódica". El ver la tabla, con sus muestras físicas de los elementos, fue una de las experiencias formativas de mi infancia y me mostro, con la fuerza de una revelación, la belleza de la ciencia. La tabla periódica parecía muy concreta y simple: todo, los 92 elementos, reducido a dos ejes y, sin embargo, en cada eje una procesión ordenada de diferentes propiedades. La química comenzó a surgir de sus raíces alquímicas en el siglo 18, en parte con el descubrimiento de nuevos elementos: entre 1735 y 1826, no menos de 40 fueron añadidos a los nueve elementos conocidos por los antiguos (cobre, plata, oro, hierro, mercurio, plomo, estaño, azufre y carbono) y unos cuantos descubiertos en la Edad Media (arsénico, antimonio y bismuto). El descubrimiento de estos nuevos elementos obligo a todos los químicos a hacer ciertas preguntas: cuantos elementos existen?, había algún limite a su cantidad?, estaban todos relacionados de alguna manera? y, si era así, como podrían clasificarse? Se reconocieron parentescos entre algunos.

Bibliografía

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ollo nidos

Actividades

Autoevaluación

as nadas

Glosario

Bibliografía

torio

Anotaciones

UNIDAD I: QUÍMICA DE LA CÉLULA

El cloro, bromo y el yodo --todos de color, volátiles y extremadamente reactivos- parecían una familia natural, los halógenos. El calcio, estroncio y bario, metales alcalinotérreos, eran otra familia, dado que todos eran ligeros, suaves, flamables y fuertemente reactivos al agua. En 1817, Johann Döbereiner, un químico alemán, observo que los pesos atómicos de los metales alcalinotérreos formaban una serie, el peso atómico del estroncio ubicándose justo a la mitad del calcio y bario. Döbereiner después descubrió otras triadas, así como triadas en las cuales los elementos tenían propiedades similares, pero pesos atómicos casi idénticos. Las triadas de Döbereiner convencieron a muchos químicos que el peso atómico debía representar una característica fundamental de todos los elementos. Pero prevalecía la confusión sobre lo básico, sobre la diferencia entre los átomos y las moléculas y sobre el poder de combinación, o valencia, de los átomos. Como consecuencia, muchos pesos atómicos aceptados estaban equivocados. El mismo John Dalton, creador de la hipótesis atómica, supuso, por ejemplo, que la fórmula del agua era HO y no H2O, resultando en un peso atómico para el oxigeno que era la mitad del número correcto. En 1860, la primera reunión internacional de químicos se llevo a cabo en Karlsruhe, Alemania, con el expreso propósito de aclarar esta confusión. Aquí, Stanislao Cannizzaro propuso una manera confiable de calcular el peso atómico a partir de la densidad del vapor y su hermosamente argumentada presentación impero, llevando a un consenso: ahora, por fin, con pesos atómicos corregidos y una idea clara de la valencia, el camino estaba preparado para una clasificación completa de los elementos. Es un increíble ejemplo de sincronía el que no menos de seis clasificaciones de este tipo, todas señalando al descubrimiento de la periodicidad, fueran ideadas independientemente en la siguiente década. De estas, el sistema de Dimitri Ivanovich Mendeléyev era el más completo y también el más audaz, dado que se aventuraba a hacer predicciones detalladas de elementos aun desconocidos. Mendeléyev (cuyo nombre y rostro con barba profusa eran conocidos por cualquier niño en edad escolar de mi época) fue una figura de proporciones heroicas. Mendeléyev era el principal asesor científico de Rusia y estuvo involucrado estrechamente con la industria y la agricultura, desde el carbón y el petróleo hasta el queso y la cerveza. Fue el autor de "Principios de Química", el texto de química mas delicioso y vivido jamás publicado, y había estado reflexionando desde 1854 sobre cómo podrían clasificarse los elementos químicos. Con los viejos pesos atómicos anteriores a Karlsruhe, uno podría obtener, como lo hizo Döbereiner, un sentido de triadas o grupos locales. Pero uno no podía fácilmente distinguir que había una relación numérica entre los grupos mismos. Fue solo hasta que Cannizzaro mostro que los pesos atómicos apropiados para los metales alcalinotérreos, calcio, estroncio y bario, eran 40, 88 y 137 que se volvió claro lo cerca que estos estaban a los metales alcalinos, potasio (39), rubidio (85) y cesio (133). Fue esta cercanía y la cercanía de los pesos atómicos de los halógenos -cloro, bromo y yodo- lo que incito a Mendeléyev en 1868 a hacer una pequeña tabla bidimensional yuxtaponiendo los tres grupos: Cl 35.5, K 39, Ca 40, Br 80, Rb 85, Sr 88, I 127, Cs 133, Ba 137. Diagrama

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TEMA N° 3: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LÍPIDOS, CARBOHIDRATOS Y PROTEÍNAS •

Pensemos: ¿Cuántas moléculas existen en cada célula?



Ahora entramos al estudio de las moléculas de las cuales depende toda la forma y el funcionamiento de nuestro cuerpo, entenderemos porque debemos tener una alimentación balanceada, qué significa ¨alimento nutritivo¨ y sobre todo qué funciones cumplen estas moléculas en los seres vivos… 1 Estructura y clasificación de los lípidos

Son biomoléculas orgánicas compuestas básicamente por tres elementos: carbono, hidrogeno y oxigeno. Los lípidos son un grupo de moléculas muy heterogéneas (hetero=diferente, geneo= de origen), en estructura y función, sin embargo comparten entre si la característica de ser insolubles en solventes polares como el agua, pero se disuelven fácilmente en solventes orgánicos no polares, como el cloroformo, el éter y el benceno. Típicamente, son moléculas de almacenamiento de energía, usualmente en forma de grasa o aceite, también cumplen funciones estructurales, como en el caso de los fosfolípidos, glucolípidos y ceras. En nuestro cuerpo, los almacenamos en el tejido adiposo y este tejido es importante para la protección contra los golpes y para el aislamiento térmico y eléctrico. Algunos lípidos, sin embargo, desempeñan papeles principales como "mensajeros" químicos, tanto dentro de las células como entre ellas. Por ser un grupo diverso, es necesario conocer una clasificación general, (fig. 9): a) Ácidos grasos

Las propiedades físicas de una grasa, como por ejemplo su punto de fusión, están determinadas por las longitudes de sus ácidos grasos componentes y dependen también de si las cadenas son saturadas o no saturadas.



Figura 9. Clasificación de los Lípidos Tomado de: blogodisea.com



Los ácidos grasos saturados (fig.10 izquierda) pueden presentar enlaces simples y cadenas rectas que permiten el empaquetamiento molecular tal que se produce un sólido como la manteca o el cebo.

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Figura 10. Ácidos Grasos

Fuente: vazquezmacarenabio2.blogspot.com

O también pueden ser insaturados (fig.10 derecha), es decir, tener átomos de carbono unidos por enlaces dobles que provocan que las cadenas se doblen; esto tiende a separar las moléculas, produciendo un líquido como el aceite de oliva o de girasol.

b) Triglicéridos o grasas

Una molécula de grasa está formada por tres ácidos grasos unidos a una molécula del alcohol glicerol (de aquí el término "triglicérido"). En la figura 11 se muestra como las largas cadenas hidrocarbonadas que componen los ácidos grasos y terminan en grupos carboxilo (-COOH), se unen covalentemente a la molécula de glicerol.



Figura 11. Triglicéridos Tomado de: trigliceridosygrasasenergeticas.blogspot.co



En promedio, las grasas producen aproximadamente 9,3 kilocalorías por gramo, en comparación con las 3,79 kilocalorías por gramo de carbohidrato, o las 3,12 kilocalorías por gramo de proteína.



Grandes masas de tejido graso rodean a algunos órganos como, por ejemplo, a los riñones de los mamíferos, y sirven para protegerlos de una conmoción física. Por razones que no se comprenden, estos depósitos de grasa permanecen intactos, aun en épocas de inanición. Otra característica de los mamíferos es una capa de grasa que se encuentra debajo de la piel y que sirve como aislante térmico. Esta capa está particularmente bien desarrollada en los mamíferos marinos.

c) Fosfolípidos y glucolípidos

También desempeñan papeles estructurales extremadamente importantes. Al igual que las grasas, tanto los fosfolípidos como los glucolípidos están compuestos de cadenas de ácidos grasos unidas a un esqueleto de glicerol. En los fosfolípidos, no obstante, el tercer carbono de la molécula de glicerol no está

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ocupado por un ácido graso, sino por un grupo fosfato (fig. 12), al que está unido habitualmente otro grupo polar.



Figura 12. Fosfolípidos

Tomado de: fisicanet.com.ar



Así resulta que la molécula de fosfolípido está formada por dos ácidos grasos unidos a una molécula de glicerol, como en las grasas, y por un grupo fosfato (indicado en color lila) unido al tercer carbono del glicerol.



Tanto fosfolípidos como glucolípidos son componentes importantes de las membranas celulares en las que cumplen funciones en el reconocimiento entre célula y célula5.

d) Ceras

Son producidas, por ejemplo, por las abejas para construir sus panales. También forman cubiertas protectoras, lubricantes e impermeabilizantes sobre la piel, el pelaje y las plumas y sobre los exoesqueletos de algunos animales. En las plantas terrestres se encuentran sobre las hojas y frutos. Las ceras protegen las superficies donde se depositan de la pérdida de agua y aíslan del frío a los tejidos internos. a)

Colesterol



La molécula de colesterol está formada por cuatro anillos de carbono y una cadena hidrocarbonada (fig.13). Ella da origen a un conjunto de moléculas llamadas ESTEROIDES6.



El colesterol se encuentra en las membranas celulares (excepto en las células bacterianas); aproximadamente el 25% (en peso seco) de la membrana de un glóbulo rojo es colesterol. Su presencia da rigidez a las membranas y evita su congelamiento a muy bajas temperaturas. También es un componente principal de la vaina de mielina, la membrana lipídica que envuelve a las fibras nerviosas de conducción rápida, acelerando el impulso nervioso.



El colesterol es sintetizado en el hígado a partir de ácidos grasos saturados y también se obtiene en la dieta, principalmente en la carne, el queso y las yemas de huevo. Las altas concentraciones de colesterol en la sangre están asociadas con la aterosclerosis, enfermedad en la cual el colesterol se encuentra en depósitos grasos en el interior de los vasos sanguíneos afectados.

5 Campbell-Reece.Biologia.7°Edición.2007.P76 6 Campbell-Reece.Biologia.7°Edición.2007.P72

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Figura 13. Colesterol

Tomado de: vidabioquimica.blogspot.com

Las hormonas sexuales y las hormonas de la corteza adrenal (la porción más externa de las glándulas suprarrenales, que se encuentran por encima de los riñones) también son esteroides. Estas hormonas se forman a partir del colesterol en los ovarios, testículos, corteza suprarrenal y otras glándulas que las producen. Las prostaglandinas representan un grupo de lípidos, derivados de los ácidos grasos, y tienen acciones hormonales.

b) Isoprenoides

Son derivados de la polimerización del isopreno. Se encuentran en las plantas como esencias vegetales que dan olor y sabor (menta, alcanfor, limoneno, etc.), también son precursores del colesterol, de la vitamina A y los pigmentos carotenoides.

c) Prostaglandinas

Son derivados del acido prostanoico y del araquidónico. Poseen gran variedad de actividades fisiológicas: Espasmógeno, broncodilatador, vasodilatador, inducen al parto y al aborto.

d)

Vitaminas liposolubles



Las vitaminas A, D, E y K son liposolubles, lo que significa que estas solo pueden ser digeridas, absorbidas y transportadas en conjunto con las grasas. Las grasas son fuentes de ácidos grasos esenciales, un requerimiento dietario importante. Las grasas juegan un papel vital en el mantenimiento de una piel y cabellos saludables, en el aislamiento de los órganos corporales contra el shock, en el mantenimiento de la temperatura corporal y promoviendo la función celular saludable.

2 Estructura e importancia de los carbohidratos Los carbohidratos son las moléculas orgánicas ternarias formadas principalmente por la combinación de tres bioelementos: carbono, hidrogeno y oxigeno, aunque algunos glúcidos complejos también pueden presentar nitrógeno y/o azufre. Son importantes en el almacenamiento de energía en la mayoría de los seres vivos y forman parte de diversas estructuras de las células vivas. Se clasifican de acuerdo al tamaño de sus moléculas en: a) Monosacáridos

Como se ve en la fig. 14, encontramos monosacáridos de diferente número de carbonos, por ello se clasifican en triosas (3C), tetrosas (4C), pentosas (5C),

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hexosas (6C), aunque también se han reportado monosacáridos de 7, 8 y hasta 9 carbonos. Algunos de ellos llevan en su estructura el radical aldehído (-CHO) por lo cual se les llama ALDOSAS y otro lleva el grupo cetona (-CO) por lo que se les llama CETONAS. Y ambos llevan varios grupos hidroxilos –OH7. Recordatorio



Figura 14. Monosacáridos Tomado de: fisicanet.com.ar

b) Disacáridos Los disacáridos o azúcares dobles son carbohidratos formados por la condensación de dos monosacáridos iguales o diferentes mediante enlace O-glucosídico. Los disacáridos más comunes se muestran en el cuadro 2.

La fórmula empírica de los disacáridos es C12H22O11. La formación del enlace covalente entre dos monosacáridos llamado ENLACE GLUCOSIDICO mostrado en la fig. 15, provoca la eliminación de una molécula de agua (H2O) que se libera al medio de reacción. DISACÁRIDO

DESCRIPCIÓN

COMPONENTES

sucrosa

azúcar común

glucosa 1a

2 fructosa

maltosa

producto de la hidrólisis del almidón

glucosa 1a

4 glucosa

trehalosa

se encuentra en los hongos

glucosa 1a

1 glucosa

lactosa

el azúcar principal de la leche

galactosa 1β

4 glucosa

melibiosa

se encuentra en plantas leguminosas

galactosa 1a

6 glucosa

Cuadro 2. Descripción y componentes de los disacáridos Blga. Verónica Canales Guerra



En la mucosa del tubo digestivo del ser humano existen unas enzimas llamadas DISACARIDASAS, que hidrolizan el enlace glucosídico que une a los dos monosacáridos, liberándolos para su absorción intestinal.

7 Campbell-Reece.Biologia.7°Edición.2007.P69

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Figura 15. Enlace Glucosídico

Tomado de: es.wikipedia.org

c) Polisacáridos

Muchos polisacáridos, a diferencia de los azúcares más simples, son insolubles en agua. La fibra dietética consiste de polisacáridos y oligosacáridos que resisten la digestión y la absorción en el intestino delgado, pero son completa o parcialmente fermentados por microorganismos en el intestino grueso. Algunos de ellos son: •

Almidón: es la forma principal de reservas de carbohidratos en los vegetales.

•

Glucógeno: Es un polímero de D-Glucosa al igual que el almidón, pero las ramificaciones son más cortas y más frecuentes. Abunda en el hígado, es decir de origen animal.



El glucógeno se convierte fácilmente en glucosa para proveer de energía al organismo.

•

Celulosa: formada por filamentos largos, sin ramificar, que se agrupan en haces y forman la pared de las células vegetales. La rigidez de la celulosa se debe a los enlaces de hidrogeno presentes entre las ramificaciones de las cadenas. Más del 50 % de la materia orgánica del mundo es celulosa.

•

Quitina: es un polímero de la N-acetilglucosamina, forma haces de fibras que da consistencia al exoesqueleto de los artrópodos y hongos.

3 Estructura y funciones de las proteínas Son moléculas cuaternarias es decir constituidas principalmente por cuatro elementos: carbono, oxigeno, hidrogeno y nitrógeno, aunque también pueden asociarse a metales y a moléculas orgánicas e inorgánicas. a) Aminoácidos:

Todas las proteínas son macromoléculas que pueden alcanzar elevados pesos moleculares y son polímeros de unidades más pequeñas llamadas aminoácidos8.



Los veinte aminoácidos diferentes que forman parte de las proteínas varían de acuerdo con las propiedades de sus grupos laterales (R), figura 16. Cada aminoácido contiene un grupo amino (-NH2) y un grupo carboxilo (-COOH) unidos a un átomo de carbono central. Un átomo de hidrógeno y el grupo lateral están también unidos al mismo átomo de carbono. Esta estructura básica es idéntica en todos los aminoácidos.

8 De Robertis – HIB-Ponzio.Biologia Celular y Molecular de Robertis.15°Edición.2005.P33

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Figura 16. Aminoácidos

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Fuente: lourdesluengo.es

b) Organización estructural

La secuencia de aminoácidos se conoce como estructura primaria de la proteína y de acuerdo con esa secuencia, la molécula puede adoptar una entre varias formas. Los puentes de hidrógeno entre los grupos C-O y N-H tienden a doblar la cadena en una estructura secundaria repetida, tal como la hélice alfa o la hoja plegada beta que se ven en la misma figura.



Las interacciones entre los grupos R de los aminoácidos pueden dar como resultado un plegamiento ulterior en una estructura terciaria, que a menudo es de forma globular e intrincada. Dos o más polipéptidos pueden actuar recíprocamente para formar una estructura cuaternaria. Estos niveles se muestran en la figura 17.



En las proteínas fibrosas, las moléculas largas entran en interacción con otras largas cadenas de polipéptidos, similares o idénticas, para formar cables o láminas por lo que desempeñan papeles estructurales9.

Figura 17. Niveles de organización de las proteínas

Tomado de: hola-mundo.net

9 De Robertis – HIB-Ponzio.Biologia Celular y Molecular de Robertis.15°Edición.2005.P33

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Dada la variedad de aminoácidos, las proteínas pueden tener un alto grado de especificidad. Un ejemplo es la hemoglobina, la molécula transportadora de oxígeno de la sangre, compuesta de cuatro cadenas polipeptídicas (dos pares de cadenas), cada una unida a un grupo que contiene hierro (hemo).

c) Funciones de las proteínas: las proteínas pueden ser: •

Estructurales: nos ayudan a construir y regenerar nuestros tejidos, no pudiendo ser reemplazadas por los carbohidratos o las grasas por no contener nitrógeno. Son el componente nitrogenado mayoritario de la dieta y el organismo.

•

Reguladoras: son materia prima para la formación de los jugos digestivos, hormonas, proteínas plasmáticas, hemoglobina, vitaminas y enzimas que llevan a cabo las reacciones químicas que se realizan en el organismo.

•

De defensa: en la formación de anticuerpos y factores de regulación que actúan contra infecciones o agentes extraños.

•

Transportadoras: proteínas transportadoras de oxígeno en sangre como la hemoglobina.

•

Energéticas: En caso de necesidad también cumplen esta función aportando 4 kcal. por gramo de energía al organismo.

•

Amortiguadoras: ayudando a mantener la reacción de diversos medios como el plasma.

•

Catalizadoras: son enzimas que aceleran la velocidad de las reacciones químicas del metabolismo.

•

De contracción: muscular, se realiza a través de la miosina y actina, proteínas contráctiles que permiten el movimiento celular.

•

De resistencia: formación en el organismo de tejidos de sostén y relleno como el conjuntivo, colágeno, elastina y reticulina.

d) Enzimas

Debido a la importancia en la función de los seres vivos mencionamos aquí a las enzimas, todas de naturaleza proteica que catalizan las reacciones químicas, actúan sobre otras moléculas denominadas sustratos, los cuales se convierten en moléculas diferentes denominadas productos. Casi todos los procesos en las células necesitan enzimas para que ocurran a una tasa significativa.



Las enzimas no alteran el balance energético de las reacciones en que intervienen, ni modifican, por lo tanto, el equilibrio de la reacción, pero si consiguen acelerar el proceso disminuyendo la energía de activación (fig.18). Una reacción que se produce bajo el control de una enzima, o de un catalizador en general, alcanza el equilibrio mucho más deprisa que la correspondiente reacción no catalizada.



Al igual que ocurre con otros catalizadores, las enzimas no son consumidas por las reacciones que catalizan, ni alteran su equilibrio químico. Sin embargo, las enzimas difieren de otros catalizadores por ser muy específicas.

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Figura 18. Mecanismo de acción de una enzima Tomado de: payala.mayo.uson.mx

TEMA N° 4: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS

Figura 19. Watson y Crick

Figura 20. Rosalind Franklin

De: biol4medio.blogspot.com

De: prodiversitas.bioetica.org

•

Rosalind Franklin hizo cerca de 10 mil placas radiográficas del ADN, sobre esta información Watson y Crick descifraron la estructura del ADN.



Los ácidos nucleicos son biomoléculas orgánicas compuestas por cinco elementos: carbono, hidrogeno, oxigeno, nitrógeno y fosforo. Son importantes en los seres vivos porque dirigen la síntesis de las proteínas, determinan la gran variabilidad individual dentro de una especie, constituyen la materia prima de la evolución y permiten transmitir las características de una generación a otra.

1 Estructura y función

Figura 21. Nucleótido Tomado de: laclasedelizpi.blogspot.com

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Los ácidos nucleicos están formados por cadenas largas de NUCLEÓTIDOS. Cada nucleótido, está formado por tres subunidades: un GRUPO FOSFATO (fig. 21:2), un AZÚCAR (fig.21:1) de cinco carbonos y una BASE NITROGENADA (fig.21:3); esta última tiene las propiedades de una base y, además, contiene nitrógeno10. La figura 22 nos muestra los dos ácidos nucleicos: Acido desoxirribonucleico ADN y Acido Ribonucleico ARN.

Figura 22. Ácidos Nucleicos.

Tomado de: ajmd67ciencia.blogspot.com

La ribosa es el azúcar en los nucleótidos que forman ácido ribonucleico (ARN), fig. 22: izquierda y la desoxirribosa es el azúcar en los nucleótidos que forman ácido desoxirribonucleico (ADN) fig. 22: derecha. Hay cinco bases nitrogenadas diferentes en los nucleótidos, que son los sillares de construcción de los ácidos nucleicos. Dos de ellas, la adenina y la guanina, se conocen como purinas. Las otras tres, citosina, timina y uracilo se conocen como pirimidinas. La adenina, la guanina y la citosina se encuentran tanto en el ADN como en el ARN, mientras que la timina se encuentra sólo en el ADN y el uracilo sólo en el ARN. Los nucleótidos se unen mediante un enlace FOSFODIÉSTER para formar las cadenas, este se realiza entre el carbono 3´ de la pentosa de un nucleótido con el carbono 5´ de la pentosa del nucleótido siguiente. Los nucleótidos, además de su papel en la formación de los ácidos nucleicos, tienen una función independiente y vital para la vida celular, cuando un nucleótido se modifica por la unión de dos grupos fosfato, se convierte en un transportador de energía (fig. 23), necesario para que se produzcan numerosas reacciones químicas celulares.

Figura 23. Adenosín trifosfato ATP

Modificado de: dm.ncl.ac.uk

Así, al romper los enlaces fosfato por hidrólisis (hidro = agua, lisis=ruptura), en presencia de agua (fig. 24), se libera una gran cantidad de energía que será utilizada en los procesos diversos de la célula.

10 De Robertis – HIB-Ponzio.Biologia Celular y Molecular de Robertis.15°Edición.2005.P23

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Figura 24. Hidrólisis del ATP

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Modificado de: dm.ncl.ac.uk

2 ADN y ARN El ADN: está formado por cadenas de Desoxirribonucleótidos con bases de adenina, guanina, citosina y timina. Observe la figura 25, note que presenta una doble cadena helicoidal, que se puede comparar con una escalera de caracol, ambas cadenas son antiparalelas (paralelas pero con direcciones opuestas), unidas por enlaces de hidrogeno, complementarias porque siempre formaran los pares A-T y C-G. En todos los seres vivos el ADN tiene la misma estructura con variaciones muy pequeñas.

Figura 25. Estructura del ADN.

Tomado de: biologia.edu.ar

El ARN: a diferencia del ADN, es monocatenario, es decir está formado por solo una cadena de Ribonucleótidos, lo que determina que pueda adoptar diferentes formas. Existen varios tipos de ARN11: •

ARNm: mensajero. Se forma como producto de la transcripción el ADN. Lleva los codones o tripletes de nucleótidos que codifican un aminoácido, desde el núcleo hasta el citoplasma para ser traducida por el ribosoma a proteínas útiles para el organismo.

•

ARNt: de transferencia. Con una forma típica de trébol, es decir con tres brazos. A uno de estos brazos se une el aminoácido, otro llamado ANTICODON se une con los codones presentes en el ARNm. Su función es entonces transportar los aminoácidos hasta el ribosoma y ayudar en la síntesis de las proteínas.

•

ARNr: ribosomal. Estas moléculas de ARN se asocian a proteínas para formar las subunidades mayores y menores de los ribosomas. Se encarga de organizar la secuencia de ensamblaje del complejo molecular llamado ribosoma.

11 De Robertis – HIB-Ponzio.Biologia Celular y Molecular de Robertis.15°Edición.2005.P 28.

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Aunque sus componentes químicos son muy semejantes, el ADN y el ARN desempeñan papeles biológicos muy diferentes. El ADN es el constituyente primario de los cromosomas de las células y es el portador del mensaje genético. La función de los ARN es transcribir el mensaje genético presente en el ADN y traducirlo a proteínas en un esquema complejo que se resume en la figura 26.

Figura 26. Fabricación de proteínas Diagrama

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Tomado de: biologiavi-rubi.blogspot.com

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Ahora veamos un video que nos permita resumir estos complejos conceptos, lo encontrara en el link: http://www.youtube.com/watch?v=U6Ov1Dt36as Actividades Autoevaluación

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Carbohidratos: necesarios, pero con moderación Autor: Garcia-Escamilla, David. Recordatorio Anotaciones Información de publicación: Reforma [México City] 25 Jan 2003: 3.

Enlace de documentos de ProQuest Resumen La familia de los carbohidratos incluye la de los azucares y los almidones. A pesar de que ambos son transformados en glucosa, los alimentos del último grupo, como los granos y vegetales, usualmente suplen vitaminas, minerales y fibras. "Los alimentos con alto contenido de azúcar son carbohidratos simples que suministran calorías, pero mínimos beneficios nutricionales, mientras que los complejos suministran calorías, vitaminas y minerales así como ´fibra". Almidones, azúcares simples, azúcares, carbohidratos complejos, carbohidratos simples. Texto completo A pesar de que los carbohidratos proveen energía al cuerpo, especialmente al cerebro y al sistema nervioso, mucha gente los rechaza porque cree que causan obesidad. Y así es, cuando se consumen en exceso. "El organismo transforma los almidones y azúcares en una sustancia denominada glucosa, que se usa como fuente de energía", explica la nutrióloga Valeria Rubio, de Biot Endermologic Center. Los carbohidratos pueden ser absorbidos directamente en el intestino, sin necesidad de ser degradados. Una vez ahí pasan al hígado, que es capaz de almacenarlos en forma de glucógeno, el cual es transformado continuamente en glucosa, que pasa a la sangre y es consumida por todas las células del organismo. La familia de los carbohidratos incluye la de los azucares y los almidones. A pesar de que ambos son transformados en glucosa, los alimentos del último grupo, como los granos y vegetales, usualmente suplen vitaminas, minerales y fibras.

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En cambio, los azúcares como los caramelos, budines o cereales azucarados, proveen "calorías vacías", es decir, proporcionan energía pero no nutrientes.

De donde obtenerlos? El organismo obtiene los carbohidratos del reino vegetal, se Recordatorio encuentran en abundancia en féculas y azucares, explica Rubio, pero hay que tener cuidado, porque el exceso provoca sobrepeso y la deficiencia, malnutrición. Los carbohidratos de origen animal pueden obtenerse de la carne magra, carne grasa, leche de vaca y huevos. Los de origen vegetal se encuentran en legumbres, harina de trigo, pan, papas, y frutas. Es recomendable que entre el 40 y 60 por ciento de las calorías consumidas provengan de los carbohidratos complejos (almidones) y de los azúcares naturales, en lugar de los procesados o refinados. "Los alimentos con alto contenido de azúcar son carbohidratos simples que suministran calorías, pero mínimos beneficios nutricionales, mientras que los complejos suministran calorías, vitaminas y minerales así como fibra". Para incrementar los carbohidratos complejos, se deben comer más frutas y vegetales, más granos enteros, arroz, pan y cereales, frijoles y lentejas. Efectos secundarios: Ya que son azúcares, almidones, celulosas y gomas que contienen carbono, hidrogeno y oxigeno en cantidades similares, su ingesta excesiva puede producir un incremento en la asimilación total de calorías, lo que lleva a la obesidad. La deficiencia de carbohidratos puede producir falta de calorías (desnutrición) o llevar al consumo excesivo de grasas para reponer las calorías. Nombres alternativos: Almidones, azucares simples, azúcares, carbohidratos complejos, carbohidratos simples. Fuentes: Los carbohidratos complejos son una buena fuente de minerales, vitaminas y fibra y son almidones que se encuentran en: - Pan. - Cereales. - Harinas vegetales. - Legumbres. Arroz. - Pastas. Los carbohidratos simples también contienen vitaminas y minerales y se encuentran en forma natural en: - Frutas. - Leche y sus derivados. - Verduras. Los carbohidratos simples también se encuentran en los azucares procesados y refinados como: - Dulces. - Azúcar. - Jarabes (sin incluir los naturales como el de arce). - Las bebidas carbonatadas. Los azúcares refinados suministran calorías, pero carecen de vitaminas, minerales y fibra. El secreto está en las porciones. Estas son las cantidades recomendadas para los alimentos con alto contenido en carbohidratos: -

Verduras: una taza de verduras crudas o 1/2 taza de verduras cocidas o 3/4 de taza de jugo de un producto vegetal.

-

Frutas: una pieza de tamaño mediano, 1/2 taza de fruta enlatada o picada o 3/4 de taza de jugo de fruta.

-

Panes y cereales: una rebanada de pan; 2/3 de taza cereal; 1/2 taza de arroz cocido o pastas; 1/2 taza de frijoles o de lentejas cocidas.

-

Lácteos: una taza de leche descremada o baja en grasa.

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Bibliografía Anotaciones

Bibliografía

BIBLIOGRAFÍA DE LA UNIDAD I

Campbell-Reece. (2007) Biología. Colombia: Editorial Panamericana. Ubicación: Biblioteca UCCI: 570/C24 – 2007. De Robertis- Hib – Ponzio. (2005)Biología Celular y Molecular de Robertis. Argentina: El Ateneo. Ubicación: Biblioteca UCCI: 572.8/D11 – 2008. Haines Duane y col. (2003) Principios de Neurociencia. España : El Sevier, 2003. Ubicación: Biblioteca UCCI: 611.8 / P86. Hall John E. (2011)Tratado de Fisiología Médica. España. Saunders /El Sevier. 2011. Ubicación: Biblioteca UCCI: 612/H18F. Murray R. , Granner, D. (2010). Bioquímica de Harper. México: Mc Graw Hill Educación. Ubicación: Biblioteca UCCI: 612.015/M97.

s

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BIOLOGÍA HUMANA Desarrollo Actividades Autoevaluación UNIDAD I: QUÍMICA DE LA CÉLULA de contenidos MANUAL AUTOFORMATIVO

Objetivos

Inicio

Actividades

Autoevaluación

Lecturas seleccionadas

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Anotaciones

AUTOEVALUACIÓN DE LA UNIDAD I 1. Señala el criterio de verdad para las siguientes afirmaciones: A. Los carbohidratos son moléculas importantes como reserva de energía. Glosario

Bibliografía

B. Los polisacáridos son insolubles en agua y constituyen la fibra dietética. C. Los lípidos se definen como solubles en agua y en los solventes polares. D. Las proteínas son encargadas de la transmisión genética.

Anotaciones

a)

F,F,F,V

b) V,FV,F,V

c) F,V,F,F

d) V,V,F,F

e) F,V,F,V

2. Cuáles de las siguientes son características de la macromolécula de ADN?: a) Presencia de la Timina, ribosa, doble cadena y organización espacial helicoidal. b) Presencia de uracilo, doble cadena, complementarias entre sí. c) Doble cadena, desoxirribosa, timina, y estructura cuaternaria. d) Presencia de timina, desoxirribosa, y estructura de doble hélice. e) Cadena simple, timina, estructura helicoidal. 3. Cuáles de las siguientes afirmaciones son verdaderas? 1. Todas las enzimas son proteínas. 2. Los Lípidos son los principales almacenadores de energía. 3. Las células vivas tienen un promedio de 75% de agua. 4. Los oligoelementos son importantes estructuralmente. a) 1,2

b)2, 3, 4

c) 1, 2, 3

d) 1, 3

e) 1, 3, y 4

4. Cuáles de los siguientes grupos de compuestos son LÍPIDOS? a) Fosfolípidos, vitamina K, caroteno, caucho. b) Colesterol, vitamina A, glucógeno, estrógenos. c) Vitamina C, esfingolípidos, progesterona, limoneno. d) Aceite, grasa vegetal, vitamina E, maltasa. e) Rafinosa, acido oleico, vitamina E, lecitina. 5. Completa el siguiente texto:

C, H, O, N, son ________________, mientras que Ca, K, Na, Cl son ________________ a) Moléculas – elementos b) Átomos – moléculas c) Bioelementos – moléculas. d) Bioelementos, oligoelementos. e) Biomoléculas, átomos.

Bibliografía

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Actividades

Autoevaluación

as nadas

Glosario

Bibliografía

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Anotaciones

UNIDAD I: QUÍMICA DE LA CÉLULA

6. Son características de TODAS las células EUCARIOTAS. a) Presencia de núcleo con carioteca, organelas celulares y solo una molécula de ADN. b) Presencia de organelas de membrana, carioteca, ADN y ARN en el núcleo. c) Presencia de cubierta proteica, núcleo, y carioteca. d) Presencia de ADN de una sola cadena, núcleo con carioteca y organelas de membrana. e) Presencia de organelas de membranas, mesosomas, núcleo y ADN. 7. Una de las premisas siguientes en relación a las propiedades del agua es INCORRECTA: a) El agua ioniza. b) Las moléculas de agua se unen por atracción entre sus cargas. c) La capilaridad es una propiedad que depende de la cohesión molecular y la tensión superficial. d) Por la tensión superficial los líquidos se comportan como una película delgada. e) El agua no se mezcla con sustancias polares. 8. Cuáles de los siguientes son grupos de biomoléculas inorgánicas: I.

Agua y lípidos

II. Agua y sales minerales III. Agua y carbohidratos IV. Agua y enzimas A. I y III

B. Sólo IV

C. Solo II

D. II y III

E. I, II y III

9. Cuáles de los siguientes enunciados muestra un orden coherente en niveles de organización: a) Átomo de oro – molécula de agua – mitocondria – adipocito – hombre. b) Adipocito - molécula de agua - átomo de oro – mitocondria– hombre. c) Hombre - átomo de oro – mitocondria –molécula de agua –adipocito. d) Mitocondria –átomo de oro - adipocito – molécula de agua –hombre. e) átomo de oro – hombre - molécula de agua – mitocondria – adipocito.

Desarrollo UNIDAD I: QUÍMICA DE LA CÉLULA de contenidos

Lecturas seleccionadas

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Glosario

10. Existen cuatro niveles de organización estructural en las proteínas, asigne un criterio de verdad para los siguientes enunciados: i.

Estructura cuaternaria se refiere a un tercer plegamiento para formar proteíRecordatorio nas complejas.

ii. La estructura primaria es la secuencia de nucleótidos. iii. Estructura secundaria se refiere a la configuración espacial α hélice y hoja plegada β. iv. En la estructura terciaria aparecen plegamientos adicionales en las α hélice y hoja plegada β.

A. FVVV

B. VVFF

C. FFVV

D. VVFV

E. FFFV

Anotaciones

Bibliografía

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DIAGRAMA DE PRESENTACIÓN DE LA UNIDAD II Objetivos

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CONTENIDOS

EJEMPLOS

ACTIVIDADES

Bibliografía

autoevaluación

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BIBLIOGRAFÍA

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ORGANIZACIÓN DE LOS APRENDIZAJES Objetivos

Inicio

CONOCIMIENTOS

PROCEDIMIENTOS

ACTITUDES

Tema N° 1: Estructura y función celular Desarrollo Actividades Autoevaluación

1. Identifica los tipos celulares, la forma de cada organela y la relaciona con su función

1. Demuestra interés, genera debate y participa en el desarrollo de los temas tratados

de contenidos

1. Tipos celulares (procariotas y eucariota) y organelas celulares

2. SistemaGlosario de endomembraLecturas Bibliografía seleccionadas nas

2. Explica concretamente los grandes procesos del metabolismo celular

Tema N° 2: Metabolismo celular

3. Identifica la estructura completa de una neurona y sus tipos

Recordatorio

BIOLOGÍA HUMANA Actividades Autoevaluación MANUAL AUTOFORMATIVO

Anotaciones

1. Transporte a través de las membranas

4. Describe la sinapsis sus elementos

con

2. Producción de energía 3. Producción de proteínas

Actividad N° 1

Lectura seleccionada Nº 1:

Realiza un cuadro en el que muestre la forma y la función de cada biomolécula

Fabiola Hernández-Rosas, & Juan Santiago-García. Ritmos circadianos, genes reloj y cáncer. pp.1 a 4 Tema N° 3: Comunicación celular

Actividad N° 2 Elabora un esquema describiendo a la neurona y el proceso de la sinapsis

1. Estructura de la neurona

Tarea Académica Nº 1

2. Tipos neuronales

Presenta un esquema que relacione la información sobre la célula, su estructura y principales funciones dando énfasis a la comunicación entre células

Tema N° 4: Comunicación celular 1. Sinapsis neuronal 2. Neurotransmisores Lectura seleccionada N° 2: ¨Científicos descubren los principios que crean conexiones entre las neuronas.¨ De EFE News. (pp. 1 y 2) Autoevaluación de la unidad II

2. Valora la importancia de la biología en su vida diaria y en su desarrollo profesional actuando con respeto y responsabilidad y aportando activamente al desarrollo del curso

Bibliografía

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Actividades

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Anotaciones

UNIDAD II: LA CÉLULA

TEMA N° 1: Estructura y función celular ¿Es el huevo la célula más grande?

Figura 27. Huevo de gallina

Imagen: salood.com

•

La clara esta compuesta por proteínas y dara estructuras de soporte y protección del futuro individuo.

•

La cáscara es de aislamiento del medio externo, además es porosa y permite el intercambio gaseoso.

•

La yema es el vitelo, sustancia rica en nutrientes. Dentro se encuentra el disco germinal que, si es fecundado, originara a un nuevo individuo.

•

RESPUESTA: solo la yema al ser fecundada se consideraría una celula.

1 Tipos celulares (procariota y eucariota) y organelas

celulares. La Teoría Celular se establece a partir de premisas sencillas: •

Las células son la unidad fundamental de todos los organismos: es decir que las plantas y los animales se componen de grupos de células.

•

Se forman nuevas células sólo por división de las preexistentes: es decir que todas las células vivas de hoy tienen antecesoras que se remontan a tiempos antiguos.

•

Todas presentan una membrana citoplasmática que la aísla del entorno y un citoplasma coloidal, donde se encuentran las diversas organelas y donde se llevarán a cabo las funciones celulares.

Considerando la diversidad de los seres vivos que conocemos hoy en día, de acuerdo a las características que tiene los podemos agrupar en cuatro reinos: Monera, Fungi, Vegetales y Animales. En la figura 28, los podemos ver de acuerdo a la clasificación vigente realizada por dos científicas alemanas: Lynn Margulis y Karlene Schwartz, donde además se pueden apreciar las relaciones de parentesco entre ellas como en un árbol genealógico. Pero al analizar las células a partir de su estructura es posible distinguir dos categorías: procariota y eucariota. a) La célula procariota

Las células procariotas son pequeñas y más sencillas que las eucariotas, todas pertenecen al Reino Monera que incluye a las bacterias: eubacterias y cianobacterias.

Desarrollo UNIDAD II: LA CÉLULA de contenidos





Lecturas seleccionadas

Como podemos observar en la figura 29, su citoplasma posee una organización sencilla, sin organelas y que típicamente carece de núcleo y de carioteca, donde el material genético se encuentra disperso y sin asociarse a las histonas (desnudo), adoptando una forma circular estable, todas estas características Recordatorio son primitivas.

Figura 28. Diversidad de los organismos vivos. Tomado de: angelicacienciaatualcancez.blogspot.com



Sin embargo, la cubierta celular suele ser más compleja, pues además de la membrana citoplasmática presentan una pared celular constituida por cadenas cortas de aminoácidos que se unen a polisacáridos formando peptidoglucanos o mureína (ver figura 29). El que esta sea más delgada o más gruesa determina el carácter patogénico de las bacterias. Otra característica importante y también primitiva es que carecen de sistemas membranosos internos y citoesqueleto12.

Figura 29. Comparación entre células Procariota y Eucariota

Tomado de: es100cia-

newsjoven.blogspot.com

b) La célula eucariota

A diferencia de las anteriores, y viendo la figura 29 nos damos cuenta que las células eucariotas presentan un núcleo definido por la carioteca, dentro de ella, el ADN se encuentra asociado a histonas formando la cromatina. El citoplasma se halla organizado de tal manera que origina un sistema de membranas definidas por su forma y función, las organelas. Especialmente en los organismos pluricelulares, las células pueden alcanzar un alto grado de espe-

12 Campbell-Reece.Biología. 7°Edición.2007.P98

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Bibliografía

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UNIDAD II: LA CÉLULA

cialización. Así, por ejemplo, las neuronas adquieren una forma y función bien característica.

Dentro de los eucariotas encontramos dos formas diferentes, representadas además en la figura 30: la célula vegetal y la célula animal, que tienen formas propias de alimentación: autótrofa y heterótrofa.



Las células vegetales, figura 30 abajo, tienen paredes celulares rígidas por fuera de la membrana celular, plastidios y grandes vacuolas importantes para el funcionamiento y desarrollo de la planta y carecen de centriolos, que en las células animales se encargan de dirigir la reproducción.



Las células animales, figura 30 arriba, no tiene generalmente formas definidas, además pueden adaptarse a diferentes formas, todo debido a que carecen de pared celular.

Figura 30. Comparación entre célula vegetal y animal.

Tomado de: laclasedelizpi.

blogspot.com

2 Sistema de endomembranas Típicamente las células eucariotas presentan un interior celular mucho más evolucionado que permite las diversas funciones que mantienen la supervivencia de la célula. Como se puede ver en la figura 4, el mismo está formado por: a) Citoplasma

Parte fundamental de la célula, situada entre la membrana y el núcleo. En el encontramos el citosol, diversas inclusiones, el sistema de endomembranas y otras organelas membranosas y no membranosas.



La MATRIZ citoplasmática está constituida por un coloide viscoso debido a que tiene gran variedad de moléculas grandes y pequeñas que permiten la formación de filamentos muy delgados y túbulos que constituyen el esqueleto celular.

b) El sistema de endomembranas

Son diversos compartimientos cerrados discontinuos y continuos en el que se pueden distinguir tres porciones: la carioteca, el retículo endoplásmico y el Aparato de Golgi.

Carioteca

Mostrada en las figuras 31 y 32, es la porción que rodea el material nuclear. Está formada por sacos o cisternas aplanadas en forma concéntrica con poros discontinuos que se originan en el plegamiento de las membranas y que permiten el intercambio de sustancias con el citoplasma.

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Figura 31. Núcleo con carioteca Tomado de: bioglossario2.wikispaces.com Retículo endoplásmico Es una compleja red de espacios membranosos interconectados entre sí y distribuidos heterogéneamente en la matriz citoplasmática (figura 32). Se encarga de las síntesis de numerosas moléculas y da origen a vacuolas y aparato de Golgi. Se divide en dos porciones fisiológicamente diferentes13: •

Retículo endoplásmico rugoso: se ubica en las proximidades del núcleo y lleva ribosomas en su superficie exterior adheridos a proteínas de membranas llamadas riboforinas, se encargan de la síntesis de proteínas.

•

Retículo endoplásmico liso: carece de ribosomas y forma canales más delgados y de mayor grado de comunicación que la porción rugosa. Posee una gran cantidad de enzimas a lo que se debe la diversidad de funciones que desempeña: detoxificación celular, siendo el lugar donde se metabolizan una gran cantidad de drogas que ingiere el organismo, lleva a cabo la síntesis de esteroides y fosfolípidos, realiza la glucogenólisis es decir la degradación del glucógeno, y por ultimo en las células musculares, donde es llamado retículo sarcoplásmico, cumple la función de almacenar calcio +2 para liberarlo durante la contracción muscular.

Aparato de Golgi Se trata de un conjunto de vesículas y sáculos membranosos distribuidos en la matriz citoplasmática en grupos de funcionalidad continua (figura 32). Los sáculos o cisternas se encuentran apilados unos sobre otros en unidades funcionales denominadas dictiosomas. En los dictiosomas se observa una zona de formación de sustancias CIS, donde llegan las vesículas del retículo con proteínas, lípidos y glúcidos, una zona media y una zona periférica de maduración TRANS. El contenido de las vesículas que llegan del retículo entonces es continuamente recolectado, concentrado y luego redistribuido en vesículas secretoras a toda la célula e incluso fuera de ella en un proceso de maduración14.

13 Campbell-Reece.Biología. 7°Edición.2007.P104 14 Campbell-Reece.Biología. 7°Edición.2007.P105

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UNIDAD II: LA CÉLULA



Figura 32. Sistema de endomembranas.

Tomado de: maph49.galeon.com

c) Lisosomas, vacuolas y peroxisomas Los lisosomas contienen enzimas que degradan estructuras celulares agotadas, bacterias y otras sustancias captadas por las células. Las vacuolas almacenan materiales, agua y residuos. Mantienen la presión hidrostática en las células vegetales. Los peroxisomas son importantes en el metabolismo de lípidos y en la detoxificación de compuestos nocivos como el etanol. Producen peróxido de hidrógeno porque contienen la enzima catalasa, que degrada este compuesto tóxico.

Figura 33. Mitocondrias.

Tomado de: profesorenlinea.co De: botanica.cnba.uba.ar

d) Mitocondrias

Son organelas que se encargan de la respiración celular. Al lado izquierdo de la figura 33 vemos un esquema de la mitocondria, al lado derecho vemos una microfotografía electrónica. Presentan dos membranas concéntricas (figura 33), la externa se encarga de favorecer la comunicación constante con el citosol exterior y la interna que lleva en su estructura las enzimas necesarias para el transporte oxidativo de electrones que conducen a la síntesis del ATP, proceso conocido como fosforilación oxidativa. Las membranas limitan dos compartimientos: el espacio intermembranoso y la matriz mitocondrial interna donde se lleva a cabo el ciclo de Krebs15.

15 Campbell-Reece.Biología.7°Edición.2007.P109

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e) Núcleo

Vemos nuevamente el núcleo, pero desde otro punto de vista, vamos a dirigirnos a la región interna que contiene el material genético, almacena la información hereditaria y controla el metabolismo celular. En él se distinguen Recordatorio dos partes: La carioteca y la región intranuclear. La carioteca o envoltura nuclear, a la que también nos referimos en el punto 3, b y figura 31, se diferencia en membrana externa, interna, un espacio perinuclear entre ambas y la lamina nuclear que cumple funciones de sostén. Esta perforada por numerosos poros que funcionan a manera de esfínteres, dejando pasar selectivamente las sustancias provenientes del citoplasma. La región intranuclear que vemos en la figura 34 posee un nucleoplasma viscoso con alto contenido en proteínas y enzimas, además de sales inorgánicas, fosfatos, bases nitrogenadas y nucleótidos necesarios para la síntesis de ARN y ADN. La cromatina es una organización supramolecular compuesta por ADN, ARN y proteínas básicas denominadas histonas. El nucléolo es un corpúsculo nucleoproteico suspendido en el nucleoplasma y compuesto por ADN, ARN y proteínas.



Figura 34. Cromatina. Tomado de: hiru.com •

El siguiente video te mostrara algunos aspectos interesantes adicionales sobre las células: http://www.youtube.com/watch?v=S3s24ahBsxg

Tema N° 2: Metabolismo celular •

Sabía usted, que el microscopio electrónico aumenta el tamaño de una muestra hasta en un millón de veces?

•

Aquí vemos un grano de polen aumentado un millón de veces por medio de un microscopio electrónico de barrido.

Fig. 35. Granos de polen De: tubiologia.foroactivos.net

Fig. 36. Microscopio Electrónico de Barrido

De: cic.ugr.es

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1 Transporte a través de las membranas a) Membranas Biológicas: Modelo del MOSAICO FLUIDO

Un mosaico es una especie de rompecabezas en el que armamos una figura completa a partir de partes más pequeñas. El agua, el aceite, los líquidos en general son fluidos. Según el MODELO DE MOSAICO FLUIDO16, que se muestra en la figura 37, las membranas están formadas por dos capas de fosfolípidos en la que se incluyen una gran variedad de proteínas, lípidos y carbohidratos.



Las partes constituyentes estan unidas pero conservan su independencia lo cual les permite ciertos movimientos.Las membranas celulares dividen a las células en compartimentos (u organelas), permitiéndoles realizar actividades especializadas dentro de pequeñas áreas del citoplasma, concentrar reactivos y organizar reacciones metabólicas.

Figura 37. Estructura de la membrana. Tomado de: es.wikipedia.org

Las membranas son importantes para almacenar y convertir energía. El sistema de endomembranas de la célula, es un sistema interactivo de membranas.



Carbohidratos de membrana



Se ubican exclusivamente en el lado extracelular (vea la figura 38), generalmente unidos a lípidos (que forman la bicapa lipídica) o a proteínas y en conjunto forman el GLUCOCÁLIZ que participa en el mecanismo de formación de una superficie, en la permeabilidad, en el reconocimiento y en la protección celulares17.

Figura 38. Carbohidratos de Membrana.

16 Campbell-Reece.Biología.7°Edición.2007.P125 17 Campbell-Reece.Biología.7°Edición.2007.P129

Tomado de: genomasur.com

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Lípidos de membrana



Encontramos dos tipos de lípidos en las membranas: los fosfolípidos y el colesterol. Recordatorio



En la figuran 39 vemos a las moléculas de fosfolípidos que son anfipáticas y ya que anfi significa doble, patico viene de empatía, afinidad, entonces estas moléculas tienen dos regiones hidrófoba e hidrofílica. Como se ve en la figura 37, las cabezas hidrofílicas (círculos en la figura 39,) que atraerán al agua forman ambas superficies de la bicapa y sus cadenas hidrófobas de ácidos grasos (las colas en la figura 39), que repelerán al agua, se ubican en el interior.



Las moléculas de colesterol se ubican entre los fosfolípidos.

Figura 39. Fosfolípidos presentes en las membranas. Tomado de: biologia.edu.ar

En la mayoría de las membranas los lípidos y las proteínas se encuentran en un estado fluido o líquido cristalino, lo que les permite moverse rápidamente en el plano de la membrana. Las bicapas lipídicas son flexibles, se auto sellan, es decir pueden volver a cerrarse si en un momento se separan e incluso pueden fusionarse con otras membranas.

Proteínas de membrana

Veamos ahora la figura 40, encontramos diversos tipos de proteínas en la membrana. Las proteínas integrales o intrínsecas (fig. 40: 1, 2, 3, 4, 5 están incluidas en la bicapa con su superficie hidrofílica expuesta al entorno acuoso y su superficie hidrófoba en contacto con el interior hidrófobo de la bicapa. Las proteínas transmembranosas (fig. 40: 1, 2, 3) son proteínas integrales que se extienden completamente a través de toda la membrana. Las proteínas periféricas (fig. 40: 4, 5, 6) se asocian con la superficie de la bicapa, uniéndose, generalmente, a regiones expuestas de proteínas integrales, y se pueden extraer fácilmente sin romper la estructura de la membrana. Mientras que las extrínsecas (fig. 40: 7,8) se anclan a una proteína periférica18. Las proteínas de membrana tienen muchas funciones, por ejemplo, transportan materiales, actúan como enzimas o receptores, reconocen a otras células y también las unen.

18 De Robertis – HIB-Ponzio.Biologia Celular y Molecular de Robertis.15°Edición.2005.P85.

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UNIDAD II: LA CÉLULA



Figura 40. Proteínas de membrana.

Tomado de: ciam.ucol.mx

b) Tipos de transporte a través de las membranas

Las membranas biológicas son selectivamente permeables: permiten el paso de algunas sustancias, no de otras, regulando el paso de las moléculas que entran y salen de la célula. Las proteínas cumplen la función de transporte facilitando el paso de ciertos iones y moléculas cuyo paso no está permitido. Cuando se unen al soluto específico que van a transportar sufren una serie de cambios estructurales. Existen dos mecanismos de transporte:



Transporte pasivo: que no gasta energía. Y aquí tenemos subtipos:



Difusión: Es el movimiento de una sustancia, las moléculas de colorante de la fig.41, a favor de su gradiente de concentración, es decir desde una región de mayor a otra de menor concentración.



Ósmosis: En este tipo de difusión pasiva que mostramos en la figura 42, las moléculas de agua pasan (dirección de las flechas) a través de una membrana semipermeable desde una región de concentración baja de solutos a otra región en la que su concentración es mayor19.



Figura 41. Difusión de una sustancia coloreada



La concentración de sustancias disueltas (solutos) en una solución determina su presión osmótica. Las células regulan su presión osmótica interna para evitar la pérdida de volumen o estallar.

19 Campbell-Reece. Biologia.7°Edición.2007.P132

Tomado de: monografiasmendel.com

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Anotaciones



Figura 42. Movimiento de moléculas a través de una membrana.



Como vemos en la figura 43: izquierda, cuando una célula se coloca en una solución hipertónica con una concentración de solutos mayor que la de ella, ésta pierde agua que pasa al espacio circundante y las células sufren crenación, es decir se arrugan por pérdida de agua.

Tomado de: okc.

cc.ok.us



Figura 43. Fenómenos celulares

Tomado de: wikispaces.com



Cuando las células se colocan en una solución hipotónica, con una concentración de soluto menor que la de las células como en la figura 43: derecha, el agua entra a las células, lo que provoca que se hinchen, pudiendo llegar a estallar. En medio isotónico el flujo de agua es libre, figura 43: centro.



Transporte activo: gasta energía.



En el transporte activo que mostramos en la figura 44, las células gastan energía metabólica o ATP para mover iones o moléculas a través de una membrana en contra de un gradiente de concentración (dirección de la flecha).

Figura 44. Transporte activo

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Modificado de: personales.ya.com

Transporte en Masa Las células gastan energía para llevar a cabo la movilización de partículas por medio de dos procesos: Endocitosis y exocitosis.

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UNIDAD II: LA CÉLULA

En la exocitosis de la figura 45: derecha, la célula expulsa productos de desecho o secreta sustancias como hormonas o moco mediante la fusión de vesículas con la membrana plasmática.

Figura 45. Transporte en masa

Tomado de:transporteatravsdelamembranacelula.blogspot. co

En la endocitosis, figura 45: izquierda, materiales como partículas alimenticias, se transportan al interior celular. Una parte de la membrana plasmática envuelve el material, encerrándolo en una vesícula o vacuola que posteriormente se libera al interior celular20.

2 Producción de energía La producción de energía por la célula es un proceso complejo que se conoce también como respiración celular. El balance lo podemos apreciar en la figura 46. Los alimentos que ingerimos (representados por la molécula de glucosa = C6H12O6), son degradados en varias etapas que empiezan en el sistema digestivo, hasta llegar a las células donde las mitocondrias a partir de estas sustancias alimenticias, oxígeno y continuaran la degradación produciendo energía como ¨ATP¨, CO2 que se intercambia con el oxígeno y agua.

Figura 46. Producción de energía.

Tomado de: respicel.blogspot.com

Los procesos de la respiración celular que permiten la obtención de energía y que se cumplen dentro de la mitocondria son: el ciclo de Krebs, la cadena transportadora de electrones y la fosforilación oxidativa. En la figura 47 vemos como los alimentos son degradados siguiendo rutas que convergen en el Acetil CoA. Así, todos los alimentos ingeridos terminaran en la producción de energía en forma de ATP a partir del ciclo de Krebs y la fosforilación oxidativa.

20 Campbell-Reece. Biologia.7°Edición.2007.P137

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Figura 47. Degradación de los alimentos.

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Tomado de: trainermed.com

3 Producción de proteínas Para comprender lo que estudiaremos en este ítem, debemos volver a repasar lo que vimos en el capítulo de funciones de las proteínas (tema 3, punto 3.C.), ahí, tenemos una lista larga de las funciones que realizan, lo cual nos da una idea de la cantidad de proteínas que necesita producir una célula, actualmente se sabe que son unas 150 mil.

Figura 48. Mecanismo de la transcripción.

Tomado de: maph49.galeon.com

El proceso, llamado transcripción, y que presentamos en la figura 48, se inicia en el núcleo a partir de una de las dos hebras del ADN separadas por la enzima ARN polimerasa. Ésta, copia la información del fragmento de ADN que corresponde a un gen (y posteriormente a una proteína), pero en una molécula de ARN que sale del núcleo. Ya en el citoplasma con la ayuda de los ribosomas, hace una traducción de la información, resultando una proteína o polipéptido como se ve en la figura 1921.

21 Campbell-Reece. Biologia.7°Edición.2007.P311

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UNIDAD II: LA CÉLULA

• Diagrama

Te sugerimos los siguientes videos para ayudarte a comprender estos complejos mecanismos celulares: Objetivos

Inicio



Transporte: http://www.youtube.com/watch?v=0Y8t4km82ic



ADN y ARN: http://www.youtube.com/watch?v=UDOwljO6zZA

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LECTURA SELECCIONADA N° 1 Lecturas seleccionadas

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Ritmos circadianos, genes reloj y cáncer Autor: Hernández - Rosas, Fabiola; Santiago-García, Juan. Recordatorio

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Información de publicación: Archivos de Medicina 6. 2 (2010): 1-7. Enlace de documentos de ProQuest Leer las páginas 1 a 4 que se transcriben a continuación: Texto completo: Los ritmos circadianos son ritmos biológicos con una duración cercana a 24 horas, regulan nuestra actividad metabólica, hormonal y conductual diaria. Se establecen por la actividad transcripcional intrínseca de un grupo de genes, denominado genes reloj, quienes se expresan rítmicamente en el cerebro y tejidos periféricos. Estudios epidemiológicos recientes sugieren que las alteraciones del ritmo circadiano representan un factor de riesgo para el desarrollo de cáncer en humanos. De manera interesante se encontró que ratones mutantes del gen reloj Per2 desarrollan tumores. Con estas evidencias, se han analizado biopsias de diversos tipos de cáncer en humanos, demostrando que la expresión de los genes Per1, Per2 o Per3 está considerablemente reducida, en comparación con tejido normal. En este artículo revisamos las evidencias que sugieren una relación entre las alteraciones de los ritmos circadianos y la expresión de los genes reloj, con el desarrollo de cáncer. Introducción La vida es un fenómeno rítmico. La actividad y funciones de los seres vivos se manifiestan como variaciones periódicas o rítmicas y no como un proceso continuo. A estas variaciones se les conoce como ritmos biológicos. En la naturaleza se observan diversos ritmos biológicos; aquellos con una periodicidad menor a 24 horas se denominan ultradianos, como son: el consumo de alimento, el ritmo cardiaco, el reposo y la actividad, etc. Por su parte, los ritmos biológicos con una periodicidad cercana a las 24 horas se conocen como circadianos, como son: el ciclo de dormir y despertar, la liberación de ciertas hormonas, etc. Mientras que los ritmos biológicos con una periodicidad mayor a un día se denominan infradianos, como es el caso del ciclo menstrual, ciclo estral, la hibernación, entre otros. Los ritmos circadianos (del latín, circa , diano = alrededor del día), son ritmos biológicos con una duración cercana a 24 horas, autosostenibles, y que persisten inclusive en ausencia de estímulos ambientales. Estos ritmos están determinados genéticamente y son una propiedad conservada en todos los seres vivos, desde organismos unicelulares procariontes hasta mamíferos y plantas superiores. Los ritmos circadianos tienen gran importancia adaptativa, ya que modelan en el organismo, una representación del tiempo externo, para establecer una concordancia entre los sucesos del ambiente y la organización de las funciones biológicas, preparando al organismo para responder a condiciones ambientales predecibles. En los mamíferos, los ritmos circadianos son generados por un reloj biológico central o “maestro”, localizado en unas estructurashipotalámicas llamadas núcleos supraquiasmáticos (NSQ) en el sistema nerviosos central, y por relojes localizados en las células de diversos tejidos, conocidos como osciladores periféricos [1, 2]. En conjunto, estos relojes son sistemas capaces de generar un orden temporal en las actividades del organismo, oscilan con unperiodo regular y utilizan estas oscilaciones como referencia temporal interna para regular el ritmo biológico de muchas de las funciones corporales, tales como: el dormir y el despertar, el descanso y la actividad, la temperatura corporal, la presión arterial, el gasto cardiaco, el consumo de oxígeno, el equilibrio de los fluidos y la secreción de glándulas endocrinas [1,3].

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Genes reloj y mecanismo molecular del reloj circadiano Estudios de mutagénesis realizados en la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster) permitieron identificar moscas mutantes con alteraciones del ritmo circadiano.

La caracterización y análisis de estas mutantes permitió descubrir un pequeño número de genes involucrados en generar y mantener el ritmo circadiano en estos insectos. A este grupo de genes se les denominó genes reloj o “clock genes”. Posteriormente, se clonaron los genes homólogos en los mamíferos y se identificaron nuevos genes reloj a partir de hámsteres o ratones mutantes. En los mamíferos se han descrito al menos nueve genes reloj denominados: Per1, Per2, Per3, Cry1, Cry2, Clock, Bmal1, Caseína cinasa Ie (CkIe) y Rev-Erb_ [1].

El mecanismo molecular del reloj circadiano central y los osciladores circadianos periféricos, involucra la interacción de señales positivas y negativas que regulan la transcripción rítmica de los genes reloj. Este grupo de genes se encarga de controlar la actividad circadiana en todos los seres vivos [1,4]. La expresión de estos genes se regula por medio de dos asas de activación/represión transcripcional. El asa de señales positivas está controlada por los genes Clock y Bmal1, mientras que el asa negativa por los genes Per y Cry [1,5]. El modelo más aceptado para explicar el mecanismo molecular del reloj circadiano en los mamíferos es el ratón. Si situamos el funcionamiento de la maquinaria del reloj circadiano central (NSQ) del ratón en el contexto de un día circadiano de 24 horas, ocurre lo siguiente: al inicio del día circadiano (primeras horas de la mañana), la transcripción de los genes Per y Cry se activa por los heterodímeros que forman las proteínas CLOCK:BMAL1, las cuales se unen a secuencias reguladoras conocidas como cajas E, localizadas en los promotores de los genes Per y Cry para activar suTranscripción. Los mensajeros de estos genes son traducidos a sus proteínas correspondientes (PER y CRY) en el citosol. Hacia la mitad del día circadiano (comienzo de la noche), las proteínas PER y CRY se asocian y forman heterodímeros (PER:CRY), que se fosforilan por la enzima CKI para después ser translocados al núcleo, en donde se acumulan. Los heterodímeros PER:CRY secuestran a los heterodímeros CLOCK:BMAL1, interfiriendo con su unión al sitio promotor de los genes Per y Cry, inhibiendo su transcripción. Por lo tanto, lasproteínas PER y CRY actúan como reguladores negativos [1,5]. Los heterodímeros CLOCK:BMAL1 también activan la trascripción del gen que codifica para un receptor huérfano nuclear conocido como Rev-Erb_. Una vez en el núcleo, la proteína REV-ERB_ se une al promotor del gen Bmal1 y reprime su trascripción, provocando que los niveles del ARNm de Bmal1 caigan. Por otro lado, cuando los dímeros de las proteínas PER:CRY entran al núcleo e inhiben la trascripción de Per y Cry, también inhiben la trascripción de Rev-Erb_, e indirectamente estimulan la transcripción del gen Bmal1. En ausencia de REV-ERB_, la proteína RORa (receptor huérfano relacionado a RAR) se une al promotor del gen Bmal1 y activa su transcripción. En consecuencia, los niveles de la proteína BMAL1 aumentan al final de la noche, favoreciendo la formación de los heterodímeros CLOCK:BMAL1, los cuales activan la transcripción de los genes Per y Cry para reiniciar nuevamente el ciclo (Figura 1) [1,5]. Los efectos opuestos de los dímeros CLOCK:BMAL1 y PER:CRY en la trascripción, aseguran que los mensajeros de Per y Cry oscilen en antifase con el mensajero de Bmal1. Los niveles máximos y mínimos en la expresión de estos genes ocurre con una periodicidad cercana a las 24 horas, de esta manera establecen el ritmo circadiano en los organismos. Por ejemplo, en el NSQ, el pico máximo de expresión de Bmal1 se da a mitad de la noche, mientras que el pico máximo de los mensajeros de Per y Cry ocurre a medio día [1]. La transmisión de la información circadiana generada a partir de la oscilación de los genes reloj en el NSQ, hacía el resto del organismo no está totalmente esclarecida. Se dice que existen dos rutas involucradas, una ruta neural y otra humoral. La primera, se genera directamente por el mecanismo molecular intrínseco del reloj, donde los heterodímeros CLOCK: BMAL1, además de participar en el control positivo de la transcripción de los genes reloj Per y Cry, actúan como factores de transcripción de otro grupo de genes que contienen cajas E en sus promotores. A estos genes se les denomina genes controlados por el reloj (clock controlled genes, CCG). Se sugiere que la actividad transcripcional de estos genes permite la transmisión de la información circadiana generada en el NSQ al resto del organismo.

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Un ejemplo claro de ello, es lo que ocurre con el gen que codifica para el neuropéptido vasopresina, un gen controlado por el reloj, que participa en el control circadiano de la actividad eléctrica y metabólica que caracteriza a las neuronas del NSQ. Estas neuronas, retransmiten sus señales circadianas por medio de potenciales de acción hacía otras regiones del cerebro. Son estos patrones de neurosecreción y potenciales de acción modulados en forma circadiana, los que forman el primer engranaje en la vía de salida de la información circadiana del reloj, ya que permite la comunicación entre las neuronas del NSQ y el resto de las neuronas reguladoras del Sistema Nervioso Central [6,7]. La segunda ruta, es la transmisión de la información circadiana generada en el NSQ por vía neuroendocrina, hacía el resto del organismo. Esto es posible por la comunicación que existe entre el NSQ y el eje hipotálamo-hipófisis-adrenales. Por ejemplo, la síntesis y liberación de glucocorticoides por parte de la glándula adrenal está regulada por el eje hipotálamo-hipófisis-adrenales, que a su vez recibe señales de los núcleos supraquiasmáticos por medio de la vasopresina. La secreción circadiana de glucocorticoides y otras hormonas es uno de los mecanismos de salida humorales del reloj endógeno para coordinar funciones fisiológicas, por medio de su acción activadora o inhibidora en la expresión de genes [6]. También, se ha destacado la participación del Sistema Nervioso Autónomo como un mecanismo por el cual las vías de salida del reloj transmiten la información circadiana generada en el NSQ hacía todos los órganos y tejidos periféricos [6]. Por otro lado, se ha demostrado que aproximadamente el 7% de todos los genes controlados por el reloj participan en procesos celulares importantes, como la proliferación celular o la apoptosis [8,9]. Entre estos genes se encuentran: el oncogén c-Myc, los genes supresores de tumores Trp53 y Gadd45_, así como genes que codifican para caspasas, ciclinas, factores de transcripción y los factores asociados a ubiquitinas. Otro grupo de genes que presentan patrones de expresión circadiana lo conforman: genes que tienen que ver con el metabolismo y transformación de los alimentos, por ejemplo, los genes que codifican para las enzimas: colesterol 7- hidroxilasa, PEPCK, glucógeno sintasa, glucógeno fosforilasa, y factores de transcripción que gobiernan en el metabolismo de ácidos grasos (PPAR) [10]; y genes involucrados en la detoxificación citocromo p450 y Cyp2a5 [11]. Genes relacionados con la regulación del estado redox y la regulación de la energía, como el gen de la NADH deshidrogenasa, el gen de la citocromo oxidasa y el gen que codifica para la proteína 1-del transportador de glucosa-6-fosfato [12]. Así como genes relacionados con control del citoesqueleto como la tubulina _ y tubulina b, entre otros [12]. Este podría ser también uno de los mecanismos mediante el cual el reloj circadiano controla diversas funciones celulares [8,13]. Relojes circadianos en tejidos periféricos Existen relojes u osciladores circadianos en una gran variedad de tejidos periféricos, similares a los que operan en las neuronas del NSQ [14, 15, 16]. Tanto las neuronas del NSQ, como células de tejidos periféricos, y fibroblastos en cultivo muestran patrones temporales de expresión de los genes reloj. Una serie de estudios recientes han evidenciado que los genes Per, Cry y Bmal1 presentan una expresión rítmica en diversos tejidos como: hígado, corazón, pulmón, riñón, fibroblastos en cultivo y otros [1, 2, 15, 16]. Sin embargo, a diferencia del NSQ, las oscilaciones circadianas en la expresión de los genes reloj en los tejidos periféricos de mamífero, decaen rápidamente cuando se mantienen como explantes en cultivo. En tejidos periféricos de rata, la expresión circadiana de los genes reloj se pierde en 2 a 7 días, mientras que en fibroblastos en cultivo después de 3 a 4 ciclos [15,17]. En contraste, la expresión circadiana de los genes reloj en el NSQ en cultivo se mantiene por más de un mes [17,18]. Esto ha llevado a postular que el NSQ es el reloj maestro o central con un ritmo circadiano intrínseco que sincroniza, por medio de diversas señales neurales y humorales, la actividad de los osciladores circadianos localizados en los tejidos periféricos y otras regiones del cerebro. Por otro lado, se ha visto que diversas señales, como la administración de análogos de los glucocorticoides y el cambio en el horario de alimentación, alteran los patrones circadianos de expresión de los genes reloj en el hígado y otros tejidos periféricos, pero no afectan su expresión en el NSQ [15-17, 19, 20]. Esto sugiere que bajo ciertas condiciones metabólicas o fisiológicas, el control local del ritmo de los osciladores periféricos se puede desacoplar del control del NSQ, para adaptarse a condiciones particulares sin afectar al reloj central. Esto a su vez permitiría optimizar la fisiología celular, de tal forma que se restrinja la expresión de ciertos genes cuando sus productos son requeridos. Cuando estas condiciones particulares desaparecen, el NSQ puede sincronizar a los osciladores periféricos

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de regreso a su ritmo normal [2, 16, 17, 19]. Objetivos

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ACTIVIDAD N° 1 Autoevaluación

Esta actividad puede consultarla en su aula virtual.

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TEMA N° 3: COMUNICACIÓN CELULAR • Anotaciones Ahora entramos a un tema sumamente importante para su carrera y además muy interesante.

Figura 49. Neuronas. •

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Tomado de: universitam.com

Veamos el siguiente video que nos muestra cuanto sabe la ciencia actualmente sobre las neuronas, lo encontrará en: http://www.youtube.com/watch?v=Krabo0GPc5A

1 Estructura de la neurona Está claro que la mayoría de lo que entendemos como nuestra vida mental física implica la actividad del sistema nervioso, especialmente del cerebro, constituido por al menos cien mil millones de neuronas. Una neurona típica tiene todas las partes de cualquier otra célula y unas pocas estructuras especializadas que la diferencian. El llamado soma o cuerpo celular contiene el núcleo con el material genético en forma de cromosomas, veamos la figura 50.

Figura 50. La Neurona.

Tomado de: ferato.com

Un gran número de extensiones cortas llamadas dendritas aparecen como rama extendiéndose fuera del cuerpo celular. Las superficies de las dendritas son el lugar donde se reciben los mensajes químicos de otras neuronas. Solo una extensión es una señal electroquímica a otras neuronas, algunas veces a una distancia considerable. En las neuronas que componen los nervios que van desde la medula espinal hasta tus pies, ¡los axones pueden medir hasta casi 1 metro!.

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Los axones más largos están a menudo recubiertos con una capa de mielina, una serie de células grasas que envuelven al axón varias veces, cumplen una función similar a la del aislamiento de los cables eléctricos. En el extremo se encuentra la terminación del axón, que recibe una variedad de nombres como terminación, botón sináptico, pié del axón, y otros. Es allí donde la señal electroquímica que ha recorrido toda la longitud del axón se convierte en un mensaje químico que se transmite hasta la siguiente neurona. Para cada neurona, hay entre 1000 y 10.000 sinapsis.



Las neuronas responden a las modificaciones del medio: reciben, conducen y transmiten los impulsos nerviosos, que son de naturaleza electroquímica, por medio de una mecanismo de respuesta llamado ARCO REFLEJO, mostrado en la figura 51 a continuación:

Figura 51. El Arco Reflejo.



Tomado de: patologiageneral.weebly.com

La transmisión nerviosa puede ser: eléctrica a través de las uniones intercelulares. En estas conexiones, las dos células próximas comparten una fuente común de metabolitos e iones que pasan libremente de una célula a otra provocando cambios en el potencial eléctrico celular. O química en lugares específicos donde las señales eléctricas se convierten en químicas y luego en eléctricas nuevamente, es llamada también transmisión sináptica o simplemente sinapsis.

2 Tipos neuronales

Existen diferentes tipos de neuronas,(ver la figura 52).Desde el punto de vista estructural, según la cantidad de prolongaciones que tengan las neuronas, estas se clasifican en:



Figura 52. Tipos de neuronas

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Unipolares (pseudounipolares). Tienen una sola proyección, y esta se ramifica en dos prolongaciones, una de las cuales funciona como axón (rama central), mientras que la otra recibe señales y funciona como dendrita (rama periférica). Son características de las neuronas localizadas en los ganglios espinales y el núcleo meRecordatorio sencefálico del V par craneal (trigémino).

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Bipolares. Tienen dos prolongaciones: una dendrita y un axón. Son neuronas receptoras localizadas en retina, cóclea, vestíbulo y mucosa olfatoria.

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Multipolares. Presentan un axón y dos o más dendritas. Un ejemplo característico son las neuronas motoras del asta ventral de la médula espinal.



Funcionalmente, tomando en cuenta la dirección en que se transmiten los impulsos, las neuronas se clasifican en tres categorías:

•

Neuronas sensitivas (aferentes). Transmiten impulsos desde la periferia hacia el SNC. Las neuronas aferentes somáticas se encargan de conducir estímulos como dolor, temperatura, tacto y presión, mientras que la aferentes viscerales conducen estímulos provenientes de las vísceras (dolor), glándulas y vasos sanguíneos.

•

Neuronas motoras (eferentes). Conducen impulsos desde SNC hacia las células efectoras. Al igual que las sensitivas, existen neuronas eferentes somáticas y eferentes viscerales. Las primeras se encargan de enviar estímulos hacia el músculo esquelético, mientras que las segundas transmiten impulsos involuntarios al músculo liso y glándulas.

•

Interneuronas (llamadas también neuronas de asociación). Conectan unas neuronas con otras y son las más abundantes, ya que representan hasta el 99% de todas las neuronas.

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Tema N° 4: Comunicación celular

Figura 53. Dos hemisferios •

Sabía que: a lo largo de la vida, la actividad mental promueve la producción de nuevas neuronas en el cerebro…

•

Cada vez que un recuerdo se evoca o se produce un nuevo pensamiento, se crea una nueva conexión en el cerebro…

•

El cerebro consolida la memoria durante el sueño. La falta de sueño en realidad puede disminuir su capacidad para crear nuevos recuerdos…

1 Sinapsis neuronal SINAPSIS

En la sinapsis intervienen una serie de elementos que se sincronizan para responder a un estímulo nervioso22. Veamos la figura 53.

Figura 53. Despolarización de la neurona Modificado de: biologiaaduni.blogspot.com



La neurona (cuyas partes hemos estudiado) en reposo, esta polarizada, es decir tiene una diferencia de carga eléctrica adentro y afuera de -70mV, a esto se llama potencial en reposo y es debido a una diferente concentración de iones a ambos lados de la membrana. Una proteína de membrana especifica llamada bomba de sodio y potasio, con un gasto de energía (ATP) saca tres iones Na+ y permite la entrada de dos iones K+. Figura 53. Otras proteínas transportadoras llamadas canales de fuga de potasio, permiten la salida continua de K+. Cuando esto sucede se crea un gradiente interno negativo que favorece la retención de K+. Si ambos sistemas actúan en equilibrio se regula la salida de K+, mientras que una neurona que recibe un estímulo nervioso se despolariza cambiando su potencial hasta un valor de +30mV.

22 De Robertis-HIB-Ponzio.Biología Celular y Molecular de Robertis.15°Edición.2005.P192

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La despolarización de la membrana deja ingresar sodio (fig. 53: centro), y para estabilizarse deja salir potasio, si el estimulo es suficientemente fuerte y sobrepasa el umbral de -50 mV, desencadenará la entrada irreversible de sodio hasta unos +40mV. (en la fig.53 área de potencial de acción) Recordatorio El cambio de potencial de membrana abre los canales de K+ y deja salir este ion restableciendo el potencial hasta -80mV, (en la fig.53: área de repolarización). El potencial de acción que se originó con estos eventos dura solamente 1milisegundo en una fibra mielinizada, en seguida la neurona entra en un período refractario, que corresponde al momento en que la neurona no puede volver a ser estimulada. Además al encontrarse dos impulsos, éstos son anulados entre sí. Una vez iniciado el potencial de acción, se propaga el impulso nervioso a lo largo de toda la célula hasta las terminaciones nerviosas. La despolarización que avanza origina la diferencia que acabamos de explicar en las superficies interna y externa de la membrana, los iones positivos se acercan al sitio de la despolarización y con ello se despolariza el segmento siguiente, si sobrepasa el umbral se origina otro potencial de acción y sigue así hasta llegar a la vesícula sináptica.

Figura 54. Sinapsis.

Tomado de: diosesdelarealidad.com

La terminación del axón tiene numerosas vesículas sinápticas que contienen neurotransmisores ver fig. 54. Cuando el impulso llega, abre los canales de Ca++ y permite la entrada del mismo, lo cual ocasiona que las vesículas se fusionen con la membrana liberando el neurotransmisor que contiene en la hendidura. Los neurotransmisores se unen a receptores en la membrana postsináptica, ahí ocasionan la abertura de los canales de Ca++, despolariza la membrana y genera un potencial de acción que se transmite de la misma manera. Los neurotransmisores tienen una vida corta, solo milisegundos, luego se eliminan por la acción de enzimas que los destruyen o por el proceso de recaptación que los transportan nuevamente a las vesículas sinápticas. A mayor diámetro del axón, mayor velocidad de conducción. En todos los vertebrados la velocidad aumenta 20 veces más cuando el axón lleva una vaina de mielina, entonces los canales de Na+ están en los nodos de Ranvier (fig. 53) y solamente ahí se generan los potenciales de acción sin tener que activar el resto de la membrana intermedia, a esto se llama conducción saltatoria.

2 Neurotransmisores Un neurotransmisor es una sustancia química que permite transmitir la información de una neurona a otra atravesando el espacio que las separa (sinapsis)23.

23 De Robertis-HIB-Ponzio. Biología Celular y Molecular de Robertis.15°Edición.2005.P202.

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Clasificación: Los neurotransmisores pueden clasificarse según su tamaño y tienen un lugar donde actúan y funciones diferentes, como vemos en el cuadro 3: Cuadro 3: Neurotransmisores NT

LOCALIZACIÓN

FUNCIÓN

TRANSMISORES PEQUEÑOS Acetilcolina

Sinapsis con músculos y Excitatorio o inhibitorio glándulas; otros y (SNC) Envuelto en la memoria

Aminas Serotonina

Varias regiones del SNC

Mayormente inhibitorio; sueño, envuelto en estados de ánimo y emociones

Histamina

Encéfalo

Mayormente excitatorio; envuelto en emociones, regulación de la temperatura y balance de agua

Dopamina

Mayormente inhibitorio; envuelto en Encéfalo; sistema nervioso emociones/ánimo; regulación del conautónomo (SNA) trol motor

Epinefrina

Áreas del SNC y división Excitatorio o inhibitorio; hormona cuansimpática del SNA do es producido por la glándula adrenal

Norepinefrina

Excitatorio o inhibitorio; regula efectores Áreas del SNC y división simpáticos; en el encéfalo envuelve ressimpática del SNA puestas emocionales

Aminoácidos Glutamato

SNC

El neurotransmisor excitatorio más abundante (75%) del SNC

GABA

Encéfalo

El neurotransmisor inhibitorio más abundante del encéfalo

Glicina

Médula espinal

El neurotransmisor inhibitorio más común de la médula espinal

Otros Óxido nítrico

Incierto

Pudiera ser una señal de la membrana postsináptica para la presináptica.

TRANSMISORES GRANDES Neuropéptidos Encéfalo; algunas fibras Péptido vaso-actidel SNA y sensoriales, reti- Función en el SN incierta vo intestinal na, tracto gastrointestinal Colecistoquinina Encéfalo; retina

Función en el SN incierta

Sustancia P

Encéfalo; médula espinal, Mayormente excitatorio; sensaciones de rutas sensoriales de dolor, dolor tracto gastrointestinal

Endorfinas

arias regiones del SNC; re- Mayormente inhibitorias; actúan como tina; tracto intestinal opiatos para bloquear el dolor

Elaborado por Blga. Verónica Canales Guerra Como ve, los neurotransmisores son bastantes diversos y en realidad aun no se puede decir que conozcamos todos, sobre todo cómo y donde actúan, por lo tanto está abierta la invitación para tomarlos como tema de investigación. •

El siguiente video sobre neurotransmisores amplia un poco mas estas ideas, lo encontraras en: http://www.youtube.com/watch?v=eJzaBWyRzac&playnext=1&list=PLBECC9D8FA149F6C9&feature=results_main

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¨Científicos descubren los principios que crean conexiones entre las neuronas.¨ Información de publicación: EFE News Service [Madrid] 17 Sep 2012. Recordatorio Enlace deAnotaciones documentos de ProQuest

Ginebra, 17 sep (EFE) Resumen: Un grupo de científicos de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL) ha conseguido dar un paso adelante hacia la comprensión de cómo funciona el cerebro, gracias a la identificación de los “principios clave” que determinan las conexiones que se producen entre las neuronas. Texto completo: Un grupo de científicos de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL) ha conseguido dar un paso adelante hacia la comprensión de cómo funciona el cerebro, gracias a la identificación de los “principios clave” que determinan las conexiones que se producen entre las neuronas. “Lo que creemos es que cada neurona crece independiente de las demás y que, cuando todas han crecido, simplemente se producen colisiones accidentales entre ellas y se forman las sinapsis (la conexión entre dos neuronas)”, explicó el director del proyecto Blue Brain, Henry Markram. El equipo de Markram llegó a esta conclusión después de recrear en un ordenador un microcircuito neuronal compuesto por 10.000 células de este tipo -el cerebro humano se compone de unos 100.000 millones- y observar que las conexiones que predecía el modelo eran muy similares a las que se comprobaron en un circuito cerebral equivalente procedente de un mamífero real. Según el director del proyecto, “la explicación de cómo conectar las neuronas era uno de los grandes retos. Sabemos cómo se tocan unas neuronas con otras y cómo forman las sinapsis,pero no sabíamos la regla general que siguen millones de neuronas”. “Podría pensarse que una neurona, a través de químicos, es atraída y repelida hasta que encuentra a otra neurona y establece una conexión con ella, pero es mucho más simple”, aseguró Markram, aludiendo así a la hipótesis de la quimioafinidad, que establece que estas células siguen unas señales químicas que les indican con que otras conectarse. Para llevar a cabo su investigación, el grupo de la EPFL tomó “muchas” neuronas de tejidos cerebrales y las dibujó en ordenador en tres dimensiones, al tiempo que estudió pares de células conectadas por sinapsis y estableció exactamente dónde se forman estos enlaces. Una vez dibujadas las células en el ordenador, con ayuda de un algoritmo los científicos determinaron todos aquellos puntos en los que las ramificaciones de las neuronas se unían para formar sinapsis. “Se tomaron todos los puntos en los que conectaban las neuronas y trazamos un circuito cortical, lo comparamos con los mapas que hemos visto en experimentos reales y descubrimos que el mapa era muy parecido”, aseguró, para concretar que entre la previsión y el mapa real había “algunas excepciones”. Apuntó que ahora están en condiciones de “aplicar esas excepciones” y predecir las posiciones que ocuparían las sinapsis en el cerebro. El principio descubierto por este equipo de investigadores de la ciudad suiza de Lausana permite a la conexión entre neuronas ser “muy robusta”, ya que la supresión de un gran número de ellas o la alteración en orientación no cambia la posición de la sinapsis, al tiempo que concluye que la situación de las sinapsis en cerebros de la misma especie “tiene más similitudes que diferencias”. EFE

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TAREA ACADÉMICA N° 1 Glosario

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Anotaciones Esta actividad puede consultarla en su aula virtual. Autoevaluación Recordatorio

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Recordatorio Desarrollo de contenidos

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ACTIVIDAD N° 2

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BIBLIOGRAFÍA DE LA UNIDAD II

Bibliografía

Campbell-Reece. (2007) Biología. Colombia: Editorial Panamericana Ubicación: Biblioteca UCCI: 570/C24 – 2007. Recordatorio

Anotaciones

De Robertis- Hib – Ponzio (2005). Biología Celular y Molecular de Robertis. Argentina: El Ateneo. Ubicación: Biblioteca UCCI: 572.8/D11 – 2008. Clark David. (2007) El Cerebro y la Conducta: neuroanatomía para psicólogos. México: Manual Moderno. Ubicación: Biblioteca UCCI 612.8/C68 – 2007. Crossman A. (2007) Neuroanatomía texto y atlas color. España: El Sevier. Ubicación: Biblioteca UCCI: 611.8/C91 – 2007. Haines Duane y col. (2003)Principios de Neurociencia. Barcelona : El Sevier. Ubicación: Biblioteca UCCI: 611.8 / P86. Hall John E. (2011) Tratado de Fisiología Médica. España: Saunders /El Sevier. Ubicación: Biblioteca UCCI: 612/H18F.

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AUTOEVALUACIÓN DE LA UNIDAD N° II

1. Son tipos de permeabilidad pasiva: Lecturas seleccionadas

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a) Difusión por canales iónicos b) Transporte por bombas c) Antiporte

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Anotaciones

d) Endocitosis e) Exocitosis 2. Señala el criterio de verdad para las siguientes afirmaciones sobre el Aparato de Golgi: 1. Está constituido por un conjunto de dictiosomas 2. Está constituido por un conjunto de cisternas

Desarrollo UNIDAD II: LA CÉLULA de contenidos

3. Tiene un eje cis- trans que atraviesa toda la organela

Lecturas seleccionadas

4. Las cisternas son el medio de transporte de las sustancias de una membrana a otra.

Recordatorio

a) VFVF b) VVFF c) FVFV d) VVFV e) VFFV 3. Define el criterio de verdad de las siguientes afirmaciones: ( ) La transcripción se lleva a cabo en el citosol ( ) La traducción es el proceso para la obtención de las proteínas ( ) La información que se encuentra en el ADN se copia en ARN ( ) La traducción consta de iniciación, elongación y terminación f) VFVF g) VVFF h) FVVV i) VVFV j) VFFV 4. Señala el criterio de verdad a las siguientes afirmaciones: (

) Los impulsos nervioso salen a través del axón de la neurona

(

) La señal emitida por la neurona es electroquímica

(

) Los neurotransmisores actúan a nivel del soma neuronal

(

) Son neurotransmisores: noradrenalina y serotonina

k) VFVF l) VVFF m) FVFV n) VVFV o) VFFV 5. Son organismos EUCARIOTAS: a) Neurona y célula vegetal. b) Bacterias y neuronas. c) Virus y levadura de cerveza. d) Neurona y estafilococos. e) Protozoo y Adenovirus. 6. Los neurotransmisores actúan a nivel de: a) La neurona presináptica.

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UNIDAD II: LA CÉLULA

b) El espacio sináptico. c) La neurona postsináptica. Anotaciones

d) Las vesículas sinápticas. e) Las dendritas. 7. Proponer un criterio de verdad a las siguientes proposiciones sobre la SINAPSIS: •

El umbral de excitación requiere un neurotransmisor para desencadenarse.

•

El impulso nervioso es saltatorio entre los nodos de Ranvier.

•

El impulso nervioso implica la entrada de Na, salida de K y la bomba de Na/K.

•

En el periodo refractario los estímulos son sumatorios.

a) FVVF

b) FFVV

c) VFVF

d) FFVF

e) VVFF

8. Cual de los siguientes enunciados NO iría en el siguiente texto sobre la NEURONA: Las neuronas poseen tres porciones que son: ________________________ a) Cuerpo celular b) Dendritas c) Axón d) Soma e) Vaina de mielina 9. La prolongación más importante de la neurona que conduce impulsos nerviosos desde el cuerpo neuronal hacia afuera es: a) Dendrita b) Axón c) Teledendron d) Soma e) Pericarión 10. Se pueden clasificar las neuronas desde dos puntos de vista que son: a) Morfológico y estructural. b) Fisiológico y neuronal. c) Morfológico y fisiológico. d) Fisiológico y funcional. e) Somático y neuronal.

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Desarrollo de contenidos

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DIAGRAMA DE PRESENTACIÓN DE LA UNIDAD III Objetivos

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UNIDAD III: EL INDIVIDUO

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ORGANIZACIÓN DE LOS APRENDIZAJES Objetivos

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CONOCIMIENTOS

PROCEDIMIENTOS

ACTITUDES

Tema N° 1: Integración del funcionamiento corporal I Desarrollo Actividades Autoevaluación

1. Describe los elementos y funciones de los sistemas digestivo y respiratorio

1. Demuestra interés, genera debate y participa en el desarrollo de los temas tratados

de contenidos

1. Digestión 2. Respiración Tema N° 2: Integración del funcionamiento Glosario corporal BibliografíaII

2. Explica cómo se realiza el transporte y excreción de moléculas

1. Circulación y transporte 2. Excreción

3. Identifica a las glándulas del sistema endocrino

Lectura seleccionada Nº 1:

4. Relaciona glándulas con las hormonas que producen

Lecturas seleccionadas

Revisión crítica Anotacionesdel concepto "psicosomático" a la luz del dualismo mente-cuerpo. De Mariantonia, L. H., Diego Alveiro, R. O., & Camila, R. L. (pp. 1-5)

Recordatorio

Actividad N° 1

Tema N° 3: Integración y control: Sistema endocrino

Presenta un mapa conceptual relacionando las estructuras y funciones principales del cuerpo humano

1. Hormonas, naturaleza química

Actividad N° 2

2. Mecanismo de la acción hormonal Tema N° 4: Glándulas endocrinas

Presenta un Mapa conceptual sobre las glándulas, las hormonas que produce cada una y el efecto en los diversos órganos

1. Sistema hipotálamo – hipofisario

Control de Lectura N° 2

2. Tiroides y paratiroides 3. Páncreas endocrino 4. Glándulas suprarrenales 5. Gónadas 6. Glándula Pineal Lectura seleccionada N° 2: Aspectos conceptuales de la Agresión: Definición Y modelos Explicativos de Miguel Ángel, C. O., & Ma José González. pp. 17-20 Autoevaluación de la unidad III

Evaluación escrita de los temas de la unidad III

2. Valora la importancia de la biología en su vida diaria y en su desarrollo profesional, actuando con respeto y responsabilidad y aportando activamente al desarrollo del curso

Bibliografía

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UNIDAD III: EL INDIVIDUO

TEMA N° 1: Integración del funcionamiento corporal I •

Aplasta una pelota de tenis con toda la fuerza que tengas con tu puño. Esa es aproximadamente la misma cantidad de fuerza que tu corazón emplea cada vez que bombea sangre a través de tu sistema circulatorio.



Figura 55. El Cuerpo Humano

De: es.123rf.com

1 Digestión La digestión es el proceso por el cual el alimento es desintegrado en moléculas cada vez más pequeñas que atraviesan las células que tapizan el intestino, para ser transportadas por el torrente sanguíneo y llegar a todas las células del cuerpo. Ocurre en etapas sucesivas, reguladas por la interacción de hormonas y estímulos nerviosos. El sistema digestivo consiste en un tubo largo y tortuoso que se extiende desde la boca hasta el ano. El proceso de digestión implica dos etapas: la digestión de las moléculas de alimento y su absorción en el cuerpo. Incluye a las glándulas salivales, el páncreas, el hígado y la vesícula biliar, órganos accesorios que proporcionan las enzimas y otras sustancias esenciales para la digestión. La principal fuente de energía para las células del cuerpo de los mamíferos es la glucosa que circula en la sangre y que ya estudiamos en la unidad I. La concentración en sangre de la glucosa permanece extraordinariamente constante y es la principal fuente de energía celular y la molécula estructural fundamental. El principal órgano responsable de mantener un suministro constante de glucosa es el hígado, capaz de convertir varios tipos de moléculas en glucosa. En él hígado se almacena glucosa en forma de glucógeno cuando los niveles de glucosa en la sangre son elevados, y se degrada el glucógeno, liberando glucosa, cuando los niveles plasmáticos de ésta caen. Estas actividades del hígado están reguladas por diferentes hormonas24. En la figura 56, vemos como se organiza el sistema digestivo, reconozcamos sus partes: empezando por la boca, esófago, estomago, intestinos, el recto y el ano. A este tubo diferenciado, debemos agregarle las glándulas anexas como las glándulas salivales, el hígado, el páncreas, el bazo y la vesícula biliar.

24 Hall-Guyton. Tratado de Fisiología Médica. 2011.9°Edición.P878.

Desarrollo UNIDAD III: EL INDIVIDUO de contenidos

Figura 56. Sistema Digestivo

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Tomado de: imagenesi.net

2 Respiración La respiración es el proceso por el cual un individuo toma oxígeno que llega a sus células y se utiliza en todos los proceso metabólicos, para luego intercambiarlo por el dióxido de carbono que producen todas las células como desecho final. El proceso, ver la figura 57, se inicia con el oxígeno que entra a las células y a los tejidos corporales por difusión, moviéndose desde regiones donde su presión parcial es alta a regiones donde su presión parcial es baja.

Figura 57. Sistema Respiratorio

Tomado de: gif213.0.8.18

En los seres humanos, el aire entra a través de la cavidad nasal y la tráquea, avanza hasta los bronquios y bronquiolos y terminan en los alvéolos que son las ramificaciones más pequeñas, dentro de los pulmones, (ver fig. 57). El oxígeno debe ser transportado por medio de la sangre a todas las células del cuerpo25. Los pigmentos respiratorios como la proteína hemoglobina incrementan la capacidad transportadora de oxígeno de la sangre. Cada molécula de hemoglobina tiene cuatro subunidades, que pueden combinarse con una molécula de oxígeno. El dióxido de carbono es transportado en el plasma sanguíneo principalmente en forma de ion bicarbonato. 25 Hall-Guyton. Tratado de Fisiología Médica. 2011.9°Edición.P520.

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UNIDAD III: EL INDIVIDUO

Los cambios en el volumen de la cavidad torácica son los responsables de la variación en la presión de los pulmones. El sistema respiratorio humano funciona como resultado de cambios en la presión pulmonar que, a su vez, resultan de cambios en el tamaño de la cavidad torácica. La frecuencia y amplitud de la ventilación son controladas por neuronas respiratorias del tronco encefálico. Estas neuronas, activan neuronas motoras de la médula espinal que hacen que el diafragma y los músculos intercostales se contraigan y responden a señales causadas por cambios leves en las concentraciones del ion hidrógeno, del dióxido de carbono y del oxígeno en la sangre. Para identificar los elementos que pertenecen al sistema respiratorio, veamos la figura 57, las vías nasales son suficientemente largas para lograr que el aire llegue caliente a los pulmones y no nos resfriemos. Los músculos del diafragma controlan el ritmo de la respiración. •

Complete la información recibida con los siguientes videos:



Respiración: http://www.youtube.com/watch?v=wNAiyhcDWBI



Digestión: http://www.youtube.com/watch?v=m6DjFwVJdvw

Desarrollo UNIDAD III: EL INDIVIDUO de contenidos

Tema N° 2: Integración del funcionamiento corporal II •

Veamos…

Figura 58. Sabias qué?

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Tomado de: listadecuriosidades.com

1 Circulación y transporte El sistema circulatorio es la estructura anatómica que comprende tanto al sistema cardiovascular que conduce y hace circular la sangre, como al sistema linfático que conduce la linfa. Se realizan aparentemente dos circuitos a partir del corazón, veamos la figura 59:

Figura 59. Sistema Circulatorio

Modificado de: cuerpohumanocuerpo.blogspot.com

a) Circulación mayor o circulación somática o general

El recorrido de la sangre comienza en el ventrículo izquierdo del corazón, fig. 59: abajo, distribuyéndose por la arteria aorta y sus ramas arteriales hasta el sistema capilar donde se deja el oxigeno que contiene, entonces se recogen por las venas para desembocar en una de las dos venas cavas (superior e inferior) que drenan en la aurícula derecha del corazón.

b) Circulación menor o circulación pulmonar o central

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La sangre pobre en oxígeno parte desde el ventrículo derecho del corazón por la arteria pulmonar que se bifurca en sendos troncos para cada uno de ambos

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UNIDAD III: EL INDIVIDUO

pulmones(fig. 59: arriba). En los capilares alveolares pulmonares la sangre se oxigena a través de un proceso conocido como hematosis y se reconduce por las cuatro venas pulmonares que drenan la sangre rica en oxígeno, en la aurícula izquierda del corazón26. c) La circulación linfática

Corre paralela a la sanguínea. La linfa entra en la circulación sanguínea a nivel de la vena subclavia mezclándose ambos contenidos?

2 Excreción y reproducción a) Excreción

El sistema excretor tiene una importantísima misión metabólica en el organismo. Es el encargado de eliminar todos los productos que no participan de dicho metabolismo y de contribuir activamente en el mantenimiento del equilibrio hidroelectrolítico27. Este aparato se aloja en el abdómen y los elementos que lo constituyen son: los riñones, los uréteres, la vejiga y la uretra.



Figura 60. Sistema Excretor

Tomado de: sidisalta.com.ar



El aparato urinario es el encargado de recoger los productos de desecho resultantes de los procesos metabólicos corporales y eliminarlos merced a la formación y expulsión de orina. Para ello, en el riñón, en las unidades funcionales llamadas glomérulos, se produce una filtración de líquido que, procedente de los capilares sanguíneos, se dirige hacia los túbulos renales para ser excretado (excretar = eliminar sustancias de desecho).



Durante este trayecto se va modificando la composición de este líquido hasta, finalmente formarse la orina, la cual contiene agua, iones disueltos y numerosos metabolitos resultantes de todas las reacciones químicas del organismo. La secreción (secreción = producción, eliminación de sustancias), urinaria ya formada es recogida en la llamada pelvis renal y transportada por los uréteres hasta la vejiga urinaria, lugar en que se almacena hasta haber la suficiente cantidad para ser expulsada al exterior en el acto de micción. En el varón, la porción terminal de aparato unitario, la uretra, está compartida con el aparato reproductor ya que, durante el acto sexual, el semen debe circular por ella. No ocurre así en la mujer, en la que hay una separación total de ambos aparatos.

26 Hall-Guyton. Tratado de Fisiología Médica. 2011.9°Edición.P177. 27 Hall-Guyton. Tratado de Fisiología Médica. 2011.9°Edición.P323.

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b) Reproducción



La reproducción sexual implica a dos progenitores que producen los gametos (los gametos son las células reproductoras tanto femeninas como masculinas) Recordatorio que al unirse producirán un nuevo individuo28. El sistema reproductor masculino que vemos en la fig. 61, consta de los órganos sexuales primarios y las estructuras sexuales secundarias. Los primeros son los testículos y las segundas incluyen a los conductos genitales y excretores, a las glándulas anexas y al pene. La producción de espermatozoides y el desarrollo de las características sexuales secundarias masculinas están bajo control de hormonas, incluyendo la hormona liberadora de gonadotrofina, las gonadotrofinas LH y FSH y la testosterona.





Figura 61. Sistema Reproductor Masculino

Tomado de: maribelbh.wordpress.com

El sistema reproductor femenino incluye a los ovarios, el útero, la vagina y los genitales externos. Los ovarios son los órganos productores de gametos femeninos y los ovocitos, la producción de ellos y la preparación del endometrio para la implantación del embrión son procesos cíclicos. El ciclo reproductor, que se conoce en los seres humanos como ciclo menstrual, es controlado por hormonas que incluyen la hormona liberadora de gonadotrofina (GnRH), las hormonas gonadotróficas FSH y LH y los estrógenos y progesterona (las hormonas sexuales femeninas)29.



Figura 62. Sistema Reproductor Femenino

28 Hall-Guyton. Tratado de Fisiología Médica. 2011.9°Edición.P1133. 29 Hall-Guyton. Tratado de Fisiología Médica. 2011.9°Edición.P1114.

Tomado de: dspace.ups.edu.ec

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UNIDAD III: EL INDIVIDUO



Para que ocurra la fecundación, se debe producir un encuentro entre un ovocito y un espermatozoide. Para fertilizar un ovocito, los espermatozoides deben sufrir un proceso denominado capacitación, atravesar las células de la capa granulosa, unirse a la zona pelúcida, penetrar esa zona y fusionarse con la membrana del ovocito. Como consecuencia, el ovocito se activa y se forman los pronúcleos de ambos gametos para finalmente producir la asociación de los cromosomas parentales, proceso denominado singamia. •

La información que existe sobre los distintos sistemas del cuerpo humano es amplia y bastante completa, revise estos videos que le permitirán ampliarla:



Circulación: http://www.youtube.com/watch?v=Z2QMZ2_rOlM



Objetivos Iniciohttp://www.youtube.com/watch?v=1eVWOrZ3uA8 Excreción:

Diagrama

Reproducción:http://www.youtube.com/watch?v=90PB8PNq9EA Desarrollo de contenidos

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LECTURA SELECCIONADA N° 1 Lecturas seleccionadas

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Revisión crítica del concepto “psicosomático” a la luz del dualismo mente-cuerpo Recordatorio Anotaciones Autor: Hoyos, Mariantonia Lemos; Ochoa, Diego Alveiro Restrepo; Londoño, Camila Richard.

Información de publicación: Pensamiento Psicológico 4. 10 (Jan-Jun 2008): 137-147. Enlace de documentos de ProQuest Introducción: Desde tiempos antiguos se ha observado la asociación entre el estado físicopsicológico del ser humano y la génesis y el mantenimiento de enfermedades, sobre todo las infecciosas, lo cual fue reconocido por la célebre frase de Hipócrates (400 a.C.) “mente sana, cuerpo sano”. Nuestros antepasados precientíficos consideraban la enfermedad tanto desde el punto de vista espiritual como físico y muchas culturas incluían los factores psicológicos y sociales en sus respectivas consideraciones acerca de la enfermedad. Las palabras griegas psyche y soma significan, respectivamente, mente y cuerpo; de ellas deriva el término psicosomático, aplicado a la influencia de la mente sobre el cuerpo. La medicina psicosomática, siguiendo la definición de referencia (Stoudemire y McDaniel 2000), trata de la investigación científica de la relación entre los factores psicológicos y los fenómenos fisiológicos en general y de los mecanismos en la patogenia; pero, en un sentido más amplio, se refiere a una filosofía que hace hincapié en los aspectos psicosociales de las enfermedades. En la actualidad el concepto psicosomático ha sido calificado como reduccionista por suponer la fragmentación entre la mente y el cuerpo. No obstante, otros términos como holístico, integrativo o psicosocial no han sido aprobados ampliamente en la tradición médica (Uribe, 2006). Sin embargo, se reconoce que los factores psicosociales influyen en el proceso de salud-enfermedad mediante interacciones físico-químicas cada vez más estudiadas. El concepto de lo “psicosomático” a la luz del dualismo mente - cuerpo La consideración en torno al concepto y a la comprensión de lo “psicosomático” nos remite a la contextualización histórico - filosófica en torno al problema de la relación entre mente y cuerpo. El problema de las relaciones entre alma y cuerpo adquiere una particular relevancia en el pensamiento de Platón y Aristóteles, cuyos postulados serán retomados posteriormente en el contexto medieval por San Agustín y Santo Tomás, respectivamente. En la tradición platónica se afirma la separación de alma y cuerpo, como realidades de naturaleza distinta, una imperfecta, material y mortal (el cuerpo) y otra perfecta, divina e inmortal (el alma); por el contrario, la teoría hilemórfica de la tradición aristotélica

Desarrollo UNIDAD III: EL INDIVIDUO de contenidos

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afirma que la naturaleza humana es el resultado de la unión substancial del alma y el cuerpo, por lo cual el hombre constituye una realidad psicosomática; sin embargo, será con Descartes (1596-1650) cuando se asienta el dualismo ontológico y epistemológico que sustentará -en una medida importante- el marco de racionalidad moderna (Novoa, Recordatorio 2002). Para Descartes, mente y cuerpo son dos sustancias distintas e independientes, cuya interacción se explica a través de su teoría de la glándula pineal (Descartes, 1973; Yandell, 1999). Esta plataforma epistemológica ha conducido a la ciencia por el camino del reduccionismo fisicalista para explicar los fenómenos, con el propósito de mantener el estatuto científico, que erige como condición la definición de un objeto -entendido como aquello que ocupa espacio y tiempo y que es susceptible de medición-. En este contexto, la medicina y la propia psicología han sustentado su lógica de producción de conocimiento sobre la res extensa cartesiana, abandonando cualquier referencia a concepciones mentalistas, por carecer de las condiciones necesarias para ser consideradas como objetos legítimos de conocimiento científico. Este marco de racionalidad dualista y mecanicista, definido por Mardones (2003) como tradición galileana, se caracteriza por un modelo de explicación causal, heredado de la física newtoniana, según el cual cada fenómeno se explica por una causa inmediata. Así las cosas, la enfermedad se explica por una relación causal determinada, que define de manera lineal la concatenación entre las causas y las consecuencias (leyes), quedando lo psicológico por fuera de cualquier dominio explicativo. Por otra parte, Baruch Spinoza (1632-1677) propone, en oposición a Descartes, una teoría del aspecto dual, según la cual la mente y el cuerpo son aspectos distintos de la misma sustancia (Carl, 2007; Spinoza, 1955), desde esta perspectiva, los fenómenos mentales sólo pueden determinar acontecimientos mentales y los acontecimientos físicos sólo pueden determinar otros acontecimientos físicos. Sin embargo, existe una coordinación entre mente y cuerpo dependiente de una esencia divina, con lo cual el problema del dualismo llega a otro punto muerto como el del dualismo cartesiano. Otro intento de sortear el problema de la relación entre la mente y el cuerpo es el paralelismo psicofísico propuesto por Leibniz (1646-1716), según el cual los fenómenos mentales y los fenómenos físicos funcionan de manera independiente, pero paralela y, por lo tanto, no puede establecerse ningún tipo de relación causal entre mente y cuerpo (Leibniz, 1982). Ello conlleva a la idea de causalidad psíquica -regida por sus propios principios-, expuesta posteriormente por Wundt, según la cual existen conexiones causales que permiten la explicación de lo psicológico (Mischel, 1970). Esta idea permite la explicación de la vida psíquica - particularmente de la conciencia-, pero no logra dar cuenta de la relación existente entre los procesos psíquicos y los físicos: se pueden descifrar los fenómenos mentales y, también, los fenómenos físicos, pero no la relación existente entre ambos. La medicina psicosomática y la somatización La medicina psicosomática (concepto introducido en 1922 por Felix Deutsch), es la respuesta que la medicina ha dado al problema mente cuerpo, aunque ésta sigue adherida a las distintas concepciones filosóficas sobre dicho problema. Sin embargo, el concepto mismo de lo “psicosomático” trae consigo importantes implicaciones epistemológicas. La primera de ellas es la inclusión de los aspectos somáticos y psicológicos del proceso de enfermar, pero en ausencia de una clara definición de los modos de interacción entre ambas dimensiones, que no derive –en definitiva, en un reduccionismo (materialista, idealista, espiritualista, etc). Esto es importante porque no por el hecho de fusionar dos o más conceptos se logran nuevos modos de comprensión necesarios para entender, en este caso, las relaciones recursivas que se hacen presentes entre los procesos mentales y los procesos físicos en el transcurso de la enfermedad. La segunda implicación posible es la pérdida de las distinciones necesarias entre lo físico y lo psicológico, en aras de un holismo que da lugar a la emergencia de una metacategoría (lo psicosomático), sin lograr antes la demarcación de las puntuaciones requeridas para cada una de ellas (unidad sin diversidad). La medicina psicosomática cobra gran importancia en casos que han sido un gran dolor de cabeza para el modelo biomédico, como aquellos en los cuales la manifestación de la enfermedad es desproporcionada frente a la patología orgánica subyacente (Ballester, 1990, citado por Ballester, 1998). Desde un modelo tradicional, las personas serían catalogadas como sujetos sanos - preocupados, debido a que no existe una relación proporcional entre lo somático y lo orgánico. Esta situación podría pasarse por alto sino se tuvieran datos que mostraran que más

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UNIDAD III: EL INDIVIDUO

del 50% de las visitas que se hacen en la asistencia primaria consisten en quejas sin base orgánica, que llevan además a tratamientos insatisfactorios, así como personas con desórdenes psiquiátricos que terminan consultando por síntomas físicos, convirtiendo las consultas médicas en espacios donde se ponen demandas emocionales, de las que en ocasiones se desconoce su intervención (Lerner, 2006; Rubin y Wessely, 2001). Los síntomas psicosomáticos son comunes en la población general. Estos síntomas están asociados con elevada utilización de atención sanitaria, licencias por enfermedad y deterioro de las funciones. Igualmente, llevan a que los médicos reporten bajos niveles de satisfacción profesional cuando se enfrentan a pacientes con síntomas de somatización (Samelius, Wijma, Wingren y Wijma, 2007) o a que los pacientes reporten sentirse “poco escuchados” dentro de la consulta (McGowan, Luker, Creed y Chew-Graham, 2007). La somatización es uno de los tópicos que evidencian profundamente la inadecuación de una visión dualista mentecuerpo, ya que el mismo dualismo implica que una enfermedad debe ser o del campo somático o del campo mental (Rubin y Wessely, 2001), lo cual conduce al dilema en los profesionales de la salud de darles a los pacientes un diagnóstico médico que lleve a la perpetuación de los síntomas por ignorar los aspectos psicológicos que mantienen el trastorno, o darles un diagnóstico psiquiátrico, que en muchas grupos sociales es aún visto como un insulto, porque parece que acarreara la creencia de que sus síntomas físicos realmente no son válidos, sino que están siendo creados por su mente (Rubin y Wessely, 2001). Un caso particular de lo anterior puede evidenciarse con el tema del asma, donde ciertas personas tienen la creencia que dicha patología “está en la mente”, negando la existencia de factores orgánicos involucrados; por lo tanto, los pacientes asmáticos serían responsables del desarrollo y evolución de sus síntomas (Paley, 2000). Decir que una enfermedad está en “la mente” implica, para la sociedad, que la persona debe ser capaz de controlarla en su totalidad, llevándolo a ser responsable de su origen, mantenimiento y cura (Paley, 2000) o simplemente que esta enfermedad “no es real” y que no hay que prestarle atención a este fenómeno (Ader, 2000). Otro caso a analizar serían los llamados “desórdenes conversivos”, los cuales hacen referencia a un desequilibrio corporal en los que las explicaciones médicas no tienen lugar y donde se presume una causa psicológica. Históricamente estos desórdenes han mantenido la división mente-cuerpo, esencialmente ignorando que la mente no es concebible sin un cuerpo y evidenciando cómo las primeras formulaciones psicológicas estaban lejos del avance actual de la neurobiología (Kozlowska, 2005). Estos asuntos llevan a comprender que no existe una correspondencia uno a uno entre el estado objetivo de salud (definido como ausencia de patología orgánica) y la percepción que el individuo tiene de su salud o enfermedad (Ballester, 1998), comprendiendo que existe una relación bilateral entre lo somático y lo psíquico, que lleva a que los individuos presenten conductas de salud o de enfermedad, no dada sólo desde lo biológico o lo psíquico del ser humano, sino desde la interacción de ambas (Roehr, 2007). Adicionalmente, se ha visto cómo los trastornos mentales tienen elevada prevalencia entre los pacientes con enfermedades médicas (Lowe, Grafe, Kroenke, et al, 2003), tal es el caso de enfermedades como la diabetes, donde se conoce que estas personas son dos veces más propensas a sufrir depresión (Anderson, Freedland, Clouse y Lustman, 2001; Gavard, Lutsman y Clouse, 1993; Ilczyszyn y Gurí, 2001; Pineda, et al., 2004; Talbot y Nouwen, 2000). El panorama se agrava cuando se observa que esta relación es bidireccional, esto quiere decir que la presencia de trastornos mentales aumenta el riesgo de complicaciones de la enfermedad de base; tal es el caso de la depresión en el paciente médicamente enfermo (Roca y Arroyo, 1996), donde se encuentra que su presencia se asocia con elevada morbimortalidad, de tal forma que el riesgo de muerte intrahospitalaria en este paciente puede ser entre 5 y 15 veces más que el paciente sin depresión (Von Ammon Cavanagh, Furlanetto, Creech y Powell, 2001); así como en el VIH (O’Cleirigh, Ironson y Smits, 2007), el cáncer (Mystakidou, Tsilika, Parpa, Galanos y Vlahos, 2007), la enfermedad cardíaca (Krantz y McCeney, 2002;Kubsanzky, Davidson y Rozanski, 2005; Strike y Steptoe, 2005; Freasure- Smith et al., 2000; Soufer, Arrighi yBurg, 2002; Prakash, 2003), la diabetes (De Groot, Anderson, Freedland, Clouse y Lustran, 2000), el asma (Amigo, Fernández y Pérez, 2003), entre otras. Esta situación ha llevado a que autores como McWhinney yotros (citado por Rubin y Wessely, 2001) sugieran que la mejor manera de abordar estos cuadros sea el abandono del dualismo y la aceptación de la premisa de que es normal que las emociones se expresen mediante el cuerpo, tanto de manera consciente como de forma inconsciente, y cómo esta expresión puede estudiarse cien-

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tíficamente por disciplinas como la psiconeuroinmunología (Heinrichs y Gaab, 2007).

Los procesos fisiológicos de salud-enfermedad siempre tienen componentes psicosociales (Picardi, et al., 2007); por lo tanto, todo estado psicológico alterado incluyeRecordatorio un estado corporal alterado y todo estado inmunológico alterado incluye un estado psicológico alterado. Este hecho llevaría implícito, entonces, un abordaje del proceso salud-enfermedad desde el modelo biopsicosocial, logrando que las explicaciones que se dan frente a una enfermedad, en términos de los posibles mecanismos que la originaron, puedan incluir factores psicológicos y sociales como parte del problema, sin negar la veracidad o la validez de la patología (Rubin y Wessely, 2001). El modelo biopsicosocial como referente En 1977, el modelo biopsicosocial afirmó que la salud y la enfermedad eran el resultado de la interacción al mismo nivel de factores biológicos, psicológicos y sociales, por lo que era necesario tenerlos en cuenta a la hora de considerar los determinantes de una enfermedad y su tratamiento. Desde este modelo, también se definió a la persona como un ente global que enferma y sana en su conjunto y que no puede ser entendida al dividirla en órganos y sistemas fisiológicos, deduciendo que estudiar el funcionamiento psicológico y social de la persona es tan importante como el análisis celular en los procesos de enfermedad (Ballester, 1998). Este modelo enfatizó entonces en algo que estaba latente desde el mismo origen de las palabras; el término individuo deriva de raíces latinas que señalan la imposibilidad de dividirlo en pequeñas partes, de tal forma que cada persona debe ser diagnosticada y tratada como un ente global, donde todas las piezas de su experiencia como organismo humano tienen el mismo valor y deben ser tomadas en consideración. Cabe decir, además, que la biología, ciencia que en el presente siglo aparece como de mayor impacto, llevando a una revolución en el campo científico, y que en ningún momento desconoce la relación entre lo somático y lo mental, es en gran parte desconocida entre diferentes círculos científicos, especialmente entre los profesionales del campo de las ciencias sociales, aún ocupados en dilucidar las consecuencias del dualismo cartesiano (Sánchez, 2001). Este desconocimiento ha llevado a ignorar, de forma considerable, los aspectos psicológicos y sociales de la enfermedad, así como a presentar dificultades para delimitar los conceptos de salud y enfermedad, vista desde una perspectiva evolucionista. Por ejemplo, el término salud proviene del latín salus, el cual hace referencia al normal funcionamiento psicobiológico de la persona (Ballester, 1998); partiendo entonces de esta definición de salud, entenderemos que no podemos hablar de una diferenciación entre salud física y salud mental, ya que el término en sí cobija ambas realidades. De la misma manera, y entendiendo la enfermedad dentro del continuo de salud, tendríamos que conceptualizarla no sólo como una dificultad en el campo somático del ser humano, sino como algo que involucra ambas dimensiones (lo somático y lo psíquico), por lo cual el término de enfermedad psicosomática sería entonces redundante. La enfermedad psicosomática y la relación mente - cuerpo El ser consciente de las interacciones entre la mente y el cuerpo nos lleva a comprender que tiene poco o ningún sentido tratar de identificar alguna enfermedad como una entidad únicamente del campo somático o mental (Rubin y Wessely, 2001); igualmente, cómo el concepto de enfermedad psicosomática es tan redundante como limitado, sería hablar exclusivamente de “enfermedad orgánica” o “enfermedad mental”. Esto, además, fundamentado en el hecho que la visión del hombre, como individuo, señala cómo todas nuestras experiencias ocurren de forma simultánea en todo nuestro organismo; por consiguiente, constantemente estamos somatizando, ya que la compleja interacción entre el cuerpo y la mente es permanente e indisoluble (Sivik y Schoenfeld, 2001). Esto ya ha sido señalado por autores como Sivik (1998; citado por Sivik y Schoenfeld, 2001), quien afirma que todos somos “somatizadores”, ya que si entendemos que todos tenemos mente y cuerpo, todo en nosotros es psicosomático. De esta forma, al hablar de una enfermedad psicosomática, buscando ser integracionistas, quizás estemos ayudando a mantener una profunda influencia del pensamiento dualista, ya que evidenciamos nuestra creencia en la existencia de lo biológico y lo psí quico y lo social como entidades separadas que pueden interactuar en algún momento, y no como una misma realidad que implica la relación, no tan lineal y poco compleja

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como antes se creía, entre ambas dimensiones (Sivik y Schoenfeld, 2001). Esta preocupación por la relación mente-cuerpo no sólo parece ser de interés para la psicología, sino que desde la psiquiatría se ha planteado la necesidad de un cambio en el paradigma clásico de la mente a partir de los estudios en robótica y el desarrollo infantil. Así se pasa de una mente concebida como incorpórea, intemporal e intelectualista, al de una “...encaminada hacia la actividad corpórea, que toma en serio el tiempo real para la acción y que sólo lo logra cuando se cuenta con los recursos que el cuerpo y el mundo le proporcionan” (Arteaga, 2004; p. 55). Arteaga (2004) afirma también que abordar la mente sin entenderla como un ente distinto del cuerpo permite comprender la visión monista que se oculta tras ella, pero que no equivale a pensar en la mente como un sinónimo del cerebro, sino que debemos trascender a analizar la estrecha relación que existe entre cerebro, cuerpo y mundo, lo cual lleva a inferir que nuestra mente va más allá aún de lo meramente cerebral y se puede comprender como lo equivalente de lo humano, que es absolutamente impensable por fuera de una cultura. Contactar con ProQuest Copyright Ó 2012 ProQuest LLC. Reservados todos los derechos. Diagrama

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ACTIVIDAD N° 1 Autoevaluación

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TEMA 3: Integración y control: Sistema endocrino •

El bocio era una enfermedad frecuente hace 50 años en el departamento de Junín. Esto se superó al utilizar en la preparación de los alimentos la sal yodada.

Anotaciones



Figura 63. Hipertiroidismo.

Tomado de: iesabastos.org

Las funciones del organismo están reguladas por dos sistemas de control principales: el sistema nervioso, que estudiaremos en el siguiente capítulo, y el sistema endocrino. Este último está relacionado con el control de las diferentes funciones metabólicas del organismo, pero a diferencia del sistema nervioso que trabaja en forma rápida e instantánea, el sistema endocrino lo hace en forma lenta y prolongada. Existen numerosas interrelaciones entre ambos, por ejemplo, al menos las glándulas suprarrenales y la hipófisis secretan sus hormonas casi solamente por influencia neural. Por otro lado, las diferentes hormonas hipofisarias controlan la secreción de la mayoría de glándulas endocrina30.

30 Hall-Guyton. Tratado de Fisiología Médica. 2011.9°Edición. P1009.

Desarrollo UNIDAD III: EL INDIVIDUO de contenidos

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1 Hormonas, naturaleza química

Las piezas fundamentales de sistema endocrino son las hormonas y las glándulas. En calidad de mensajeros químicos del cuerpo, las hormonas transmiten informaRecordatorio ción e instrucciones entre conjuntos de células. Aunque por el torrente sanguíneo circulan muchas hormonas diferentes, cada tipo de hormona está diseñado para repercutir solamente sobre determinadas células. Por su naturaleza química, las hormonas pueden ser: esteroideas, por ejemplo estrógenos, progesterona, el cortisol; derivados de aminoácidos, tenemos a la tiroxina y triyodotironina; y de naturaleza proteica es principalmente la insulina31.

2 Mecanismo de la acción hormonal Las hormonas son producidas en los órganos llamados glándulas de las cuales existen numerosas en nuestro cuerpo. Las glándulas producen las hormonas y las secretan a los órganos donde ejercerán su influencia reguladora, llamados órganos diana. La hormona es recibida por el órgano diana mediante dos mecanismos posibles: a) Por un cambio en la permeabilidad de la membrana

Esto ocurre con casi todas los sustancias neurotransmisores, que son hormonas locales y donde se advierte un cambio en la permeabilidad de la membrana al combinarse con los receptores de la membrana postsináptica, lo cual permite la apertura y cierre de un canal iónico (Ca++, K+, Na++). Después de la alteración por la entrada o salida de los iones se producen los efectos siguientes para las células postsináptica, lo vemos en la figura 6432.



Figura 64. Acción de los neurotransmisores.

Tomado de: javeriana.edu.co

b) Activación de una enzima intracelular

Las hormonas proteicas se unen a receptores específicos localizados en la membrana, lo cual determina que las hormonas no ingresen a la célula.

31 Hall-Guyton. Tratado de Fisiología Médica. 2011.9°Edición. P1011. 32 Hall-Guyton. Tratado de Fisiología Médica. 2011.9°Edición.P1013

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Figura 65. Mecanismo de las Hormonas Proteicas.

Tomado de: profesorenlinea.cl



Como vemos en la figura 65, sus efectos biológicos se producen a través de un intermediario, llamado segundo mensajero, conocido como AMPc (AMP cíclico), el cual regula la actividad intracelular aumentando la síntesis de proteínas celulares.



Un ejemplo de este mecanismo es el efecto de la insulina, la cual se une con su receptor que sobresale de la membrana hacia el exterior de la célula, ello produce un cambio en la estructura del receptor que lo convierte en una cinasa (una enzima activada). Esta última a su vez promueve la activación de varias sustancias en el interior celular que tiene que ver con formación de ATP o energía33.

c) Activación de genes mediante la unión con receptores intracelulares

Las hormonas esteroideas, debido a su bajo peso molecular y a su naturaleza lipídica, difunden la membrana celular, veamos la figura 66, una vez en el citoplasma, se une a un receptor específico. Los receptores de estas hormonas, pueden ubicarse en la membrana nuclear o dentro del núcleo, cuando se unen hormona y receptor, ambos se unen a su vez a un gen específico y provocaran la síntesis de proteínas específicas que producen cambios en la actividad celular34.



Figura 66. Mecanismo de Acción de las Hormonas esteroideas.

•

Los siguientes videos le ayudarán a entender estos complejos mecanismos:

Tomado de: co-

bach-elr.com

http://www.youtube.com/watch?v=VokeZjEWsC0 http://www.youtube.com/watch?v=hU5It5Hc4Ls

33 Hall-Guyton. Tratado de Fisiología Médica. 2011.9°Edición.P1014. 34 Hall-Guyton. Tratado de Fisiología Médica. 2011.9°Edición.P1014.

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Tema N° 4: Glándulas endocrinas •

Durante el embarazo: las náuseas y mareos, el pelo más brillante y sedoso, el pasar Recordatorio de la risa al llanto sin motivo aparente… La “culpa” es de las hormonas, que están revolucionadas.

Figura 67. Durante el embarazo.

Tomado de: crecerfeliz.es

El sistema endocrino es fundamental para regular el estado de ánimo, el crecimiento y el desarrollo, el funcionamiento de los distintos tejidos y el metabolismo, así como la función sexual y los procesos reproductores. Una glándula es un conjunto de células que fabrican y secretan sustancias. Las glándulas seleccionan y extraen materiales de la sangre, los procesan y secretan el producto químico resultante para que sea utilizado en otra parte del cuerpo. Algunos tipos de glándulas liberan los productos que sintetizan en áreas específicas del cuerpo. Por ejemplo, las glándulas exocrinas, como las sudoríparas y las salivares, liberan secreciones sobre la piel o en el interior de la boca. Sin embargo, las glándulas endocrinas liberan más de 20 tipos de hormonas diferentes directamente en el torrente sanguíneo, desde donde son transportadas a otras células y partes del cuerpo. Las principales glándulas que componen el sistema endocrino humano son:

1 Sistema hipotálamo – hipofisario El hipotálamo, es un conjunto de células especializadas ubicado en la parte central inferior del cerebro, es el principal nexo de unión entre los sistemas endocrino y nervioso. Las células nerviosas del hipotálamo controlan el funcionamiento de la hipófisis, segregando sustancias químicas que bien estimulan o bien inhiben las secreciones hormonales de esta última glándula. A pesar de no ser mayor que un guisante, la hipófisis, ubicada en la base del cerebro, justo debajo del hipotálamo, se considera la parte más importante del sistema endocrino. Se suele denominar la “glándula maestra” porque fabrica hormonas que regulan el funcionamiento de otras glándulas endocrinas35. La fabricación y secreción de hormonas hipofisarias puede verse influida por factores como las emociones y los cambios estacionales. A tal efecto, el hipotálamo (fig. 68) envía información procesada por el cerebro (como la temperatura medioambiental, los patrones de exposición solar y los sentimientos) a la hipófisis. La diminuta hipófisis se divide en dos partes: el lóbulo anterior y el lóbulo posterior36.

35 Hall-Guyton. Tratado de Fisiología Médica. 2011.9°Edición.P1021 36 Hall-Guyton. Tratado de Fisiología Médica. 2011.9°Edición.P1019.

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Figura 68. Sistema Hipotálamo - Hipofisario.

Tomado de: recursos.cnice.mec.es

El primero regula la actividad de las glándulas tiroidea, suprarrenales y reproductoras, y produce diversas hormonas, entre las que cabe destacar: la hormona del crecimiento, que estimula el crecimiento óseo y de otros tejidos corporales y desempeña un papel importante en la utilización de los nutrientes y minerales; la prolactina, que activa la producción de leche en las mujeres que dan el pecho, la tirotropina, que estimula a la glándula tiroidea a producir hormonas tiroideas, la corticotropina, que estimula a las glándulas suprarrenales a producir determinadas hormonas. La hipófisis también segrega endorfinas, sustancias químicas que actúan sobre el sistema nervioso reduciendo la sensación de dolor. Además, la hipófisis segrega hormonas que estimulan a los órganos reproductores a fabricar hormonas sexuales. La hipófisis también controla la ovulación y el ciclo menstrual en las mujeres. El lóbulo posterior de la hipófisis libera la hormona antidiurética, o vasopresina, que ayuda a controlar el equilibrio entre agua y sales minerales en el organismo. También produce oxitocina, que desencadena las contracciones uterinas necesarias para dar a luz37.

2 Tiroides y paratiroides La Tiroides La glándula tiroidea que vemos en la figura 69, está ubicada en la parte anterior e inferior del cuello y produce las hormonas tiroideas tiroxina y triyodotironina.

Figura 69. Glándula Tiroides.

Tomado de: freewebs.com

37 Hall-Guyton. Tratado de Fisiología Médica. 2011.9°Edición.P1020.

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Estas hormonas controlan la velocidad a la cual las células queman el combustible de los alimentos para producir energía. La producción y liberación de hormonas tiroideas está controlada por la tirotropina, secretada por la hipófisis. A mayor concentración de hormona tiroidea en el torrente sanguíneo, más rápidamente ocurriRecordatorio rán las reacciones químicas que tienen lugar en su organismo. Las Paratiroides Pegadas a la glándula tiroidea, hay cuatro glándulas diminutas que funcionan conjuntamente denominadas glándulas paratiroideas (ver figura 70). Liberan la hormona paratiroidea, que regula la concentración de calcio en sangre con la ayuda de la calcitonina, fabricada por la glándula tiroidea. Ambas se encargan de regular el metabolismo del calcio38.

Figura 70. Glándulas Paratiroides.

Tomado de: recursos.cnice.mec.es

3 Páncreas endocrino El Páncreas forma parte tanto del sistema de secreción hormonal como del digestivo porque también produce y secreta enzimas digestivas (fig. 71). Como glándula de secreción hormonal, este órgano produce dos hormonas importantes: la insulina y el glucagón. Ambas colaboran para mantener una concentración estable de glucosa, o azúcar, en sangre y para abastecer al cuerpo de suficiente combustible para que produzca la energía que necesita y mantenga sus reservas de energía.

Figura 71. Páncreas.

Tomado de: euronews.es

4 Glándulas suprarrenales En el cuerpo humano hay dos glándulas suprarrenales, de forma triangular, una encima de cada riñón, como vemos en la fig. 72. Las glándulas suprarrenales constan de dos partes, cada una de las cuales fabrica distintas hormonas y desempeña distintas funciones.

38 Hall-Guyton. Tratado de Fisiología Médica. 2011.9°Edición. P1079

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La parte externa o corteza suprarrenal, produce unas hormonas denominadas corticoesteroides, que contribuyen a regular el equilibrio entre sales minerales y agua, la respuesta al estrés, el metabolismo, el sistema inmunitario y el desarrollo y la función sexuales. La parte interna o médula suprarrenal, produce catecolaminas, como la adrenalina también denominada epinefrina, esta hormona eleva la tensión arterial y la frecuencia cardiaca en situaciones de estrés.

Figura 72. Glándulas Suprarrenales.

Tomado de: kalipedia.com

5 Gónadas Las gónadas son la principal fuente de hormonas sexuales. En los hombres, las gónadas masculinas, o testículos, se encuentran dentro del escroto. Segregan unas hormonas denominadas andrógenos, la más importante de las cuales es la testosterona. Estas hormonas regulan los cambios corporales asociados a la pubertad, incluyendo el crecimiento del pene, el estirón, el cambio de voz y el crecimiento de la barba y del vello púbico así como el momento de producir esperma. Las gónadas femeninas u ovarios, se encuentran dentro de la pelvis. Producen ovocitos y secretan las hormonas femeninas: el estrógeno y la progesterona. El estrógeno regula los cambios corporales asociados a la pubertad. Durante esta etapa del desarrollo, a las chicas les crecen los senos, empiezan a acumular grasa en caderas y muslos y experimentan un estirón. Tanto el estrógeno como la progesterona participan también en la regulación del ciclo menstrual y desempeñan un papel importante en el embarazo.

6 La Glándula Pineal Se encuentra justo en centro del cerebro como se ve en la figura 73. Secreta melatonina, una hormona que probablemente influye en que tengas sueño por las noches y te despiertes por las mañanas. Y también se encarga del control de la fertilidad y regulación de la función sexual39.

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Figura 73. Glándula Pineal.

•

Diagrama

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Tomado de: libertadhumana.wordpress.com

ElObjetivos siguienteInicio video detalles de los procesos estudiados.

http://www.youtube.com/watch?v=KU8oZZWRDTY Desarrollo de contenidos

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LECTURA SELECCIONADA N° 2 Lecturas seleccionadas

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Aspectos conceptuales de la agresión: Definición y modelos explicativos/theoretical issues on aggression: concept and models Ortiz, Ángel Carrasco; Calderón, Ma José González. Acción Psicológica 4. 2 (Jun RecordatorioMiguel Anotaciones 2006): 7-38. El capítulo de Modelos Biológicos para explicar las agresiones que se transcriben a continuación. P 17-20. Modelos biológicos Numerosas explicaciones etiológicas de la agresión provienen de la perspectiva biológica, si bien éstas no se van a desarrollar en el presente artículo por no tratarse de modelos psicológicos. Sin embargo, a continuación se apuntan los hallazgos más destacables de los principales modelos biológicos, los cuales pueden ampliarse en la literatura especializada. * Modelos neuroquímicos La agresión se ha relacionado con la presencia de distintos neurotransmisores, especialmente con la Serotonina. Bajas concentraciones de este neurotransmisor en el cerebro (Weil- Malhherbe, 1971; Persky, 1985) o una disminución de la actividad de las neuronas serotoninérgicas parecen ser la base de los comportamientos agresivos de animales y humanos. Estos resultados se han encontrado, principalmente, al estudiar la actividad del receptor 5-HT, así como el efecto de ciertos agonistas de la serotonina (Kandel et al., 2001). Recientemente se ha señalado la relación entre el incremento de la actividad del sistema dopaminérgico y las conductas agresivas en humanos (Dolan et al., 2001). Además de con la Serotonina y la Dopamina, la agresividad se ha asociado al efecto de la Adrenalina, que la mediatizaría, el GABA, que la inhibiría y de la Acetilcolina, que parece incrementar tanto la agresión predatoria como la afectiva. * Modelos neuroendocrinos La agresión se ha relacionado con el efecto de las hormonas esteroideas, especialmente la testosterona, la cual juega un papel crítico en la agresión intraespecífica entre

39 Hall-Guyton. Tratado de Fisiología Médica. 2011.9°Edición. P1114.

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Bibliografía

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machos de diversas especies. Esto es debido a que esta hormona está íntimamente relacionada con la reproducción y el apareamiento. Diversos autores sostienen que, en humanos, el efecto de la testosterona sobre la agresividad es menos clara (Kandel et al., 2001). Sin embargo, los hallazgos que asocian la capacidad de experimentar sentimientos agresivos con la actividad gonadal masculina explicarían de mayores tasas de conductas agresivas y violentas en los varones. A diferencia de lo que sucede con la testosterona, la actividad de los corticoesteroides y del Eje Pituitario-Adrenocortical se ha vinculado a toda conducta agresiva que no posea un carácter sexual. * Modelos neurobiológicos En los últimos años, la agresividad se ha vinculado a una disminución de la actividad cerebral en determinadas áreas corticales, como las pre-frontales (Drexler, Schweitzer, Quinn, Gross, Ely, Mamad y Kilts, 2000; Pietrini, Guazleelli, Basso, Jaffe y Grafmann, 2000), así como a lesiones en el córtex orbitofrontal (Blair y Cipolotti, 2000; Blair, 2001) y el gyrus parietal superior, y a ciertas anomalías en la asimetría cerebral (Raine, Buchsbaum y LaCasse, 1997). Por otro lado, numerosos estudios destacan el papel del complejo amigdaloide en la aparición de diversas reacciones defensivas, entre los que se encuentran la ira o la agresión, y del hipotálamo, encargado de regular las funciones neuroendocrinas relacionadas con la agresión de manera muy específica, ya que tres de las regiones que lo constituyen están implicadas en tres tipos distintos de agresión: la porción lateral se ha relacionado con la agresión predatoria (lucha), la región medial se ha vinculado con la agresión afectiva (miedo) y, por último, la zona dorsal parece estar relacionada con la conducta de fuga. Modelos del Drive o Impulso: - Teoría de la Excitación-Transferencia (Zillman, 1979) Ya en los años “60” diversos investigadores apuntaron cómo los estados de activación fisiológica (arousal) se transforman y dan lugar a diversas conductas, entre ellas la agresión, que nada tienen que ver con el motivo que elicitó dicha excitación. Años más tarde, D. Zillman (1979) en su Modelo de la Excitación-Transferencia, enfatizó el papel de la activación en la explicación de la agresión. Para este autor, los niveles de activación generados ante cualquier acontecimiento, pueden dar lugar a la emisión de conductas agresivas, siempre y cuando se produzcan las circunstancias propicias que las desencadenen. Las situaciones descritas con mayor frecuencia para ejemplificar esta teoría hacen referencia al padre de familia que llega a casa tras un duro día de trabajo, el cual, ante la mínima situación de conflicto, como una pelea entre los hijos, el ladrido de su perro o el llanto de un bebé, puede emitir conductas agresivas. La emisión de estas conductas no se ha dirigido hacia la fuente original que generó su malestar en su puesto de trabajo (Excitación), sino hacia cualquier persona u objeto presente en una segunda situación (Transferencia). La secuencia es explicada de la siguiente manera: cuando una persona experimenta excitación fisiológica (arousal), los efectos de la adrenalina que dicha excitación genera se mantienen durante un cierto periodo de tiempo, lo que se ha denominado “excitación residual”, de manera que ante la aparición de un segundo estímulo, la energía (adrenalina) del primero, aumentará la activación generada por el segundo, y dará lugar a respuestas agresivas desproporcionadas ante esta última estimulación. - Teoría del Síndrome AHA (Spielberger, 1983) En la explicación de la conducta agresiva, autores como Spielberger la han relacionado con las emociones o actitudes en las que ésta se fundamenta, en particular, con la ira y la hostilidad. Bajo el epígrafe “Síndrome AHA” (Spielberger et al., 1983; 1985; Spielberger, Reheiser y Sydeman, 1995; Spielberger y Moscoso, 1996), Spielberger y sus colaboradores sitúan los constructos ira, hostilidad y agresión interrelacionados en un continuo que sigue la siguiente secuencia: Un acontecimiento genera una emoción

Desarrollo UNIDAD III: EL INDIVIDUO de contenidos

Lecturas seleccionadas

(ira), que se ve influenciada por una actitud negativa hacia los demás (hostilidad) y puede desembocar en una acción violenta (agresión), con consecuencias también de índole negativa. Esta secuencia, que parte del núcleo del síndrome AHA, es decir, de la ira, y conduce a la agresión, solo permite explicar la denominada agresividad “hostil” Recordatorio pero no la agresión “instrumental”, debido a que esta segunda no viene motivada por la ira sino, principalmente, por el obstáculo que se interpone, según el agresor, entre él y su meta (Kassinova y Sukhodolsky, 1995). -

Teoría de la frustración-agresión

Dollard, Doob, Miller, Mowrer y Sears (1939) propusieron que la agresión es una conducta que surge cuando la consecución de una meta es bloqueada o interferida, la denominada agresión instrumental. La frustración, entendida por este grupo de autores como la interferencia en la ocurrencia de una respuesta-meta instigada en su adecuado tiempo en la secuencia de la conducta, era la condición necesaria para que la agresión se hiciera presente. Las situaciones de privación no inducen a la agresión salvo que éstas impidan la satisfacción de un logro esperado. La conducta agresiva estará en función de la cantidad de satisfacción que el individuo contrariado haya anticipado sobre una meta que no ha alcanzado y el grado de expectativa sobre su logro: cuanto mayor sea el grado de satisfacción frustrado y el grado de expectativa de logro, mayor será la inclinación a infringir un daño. No obstante, la agresión puede no aparecer en aquellos casos en los que el sujeto inhiba la respuesta por miedo al castigo o por una tendencia agresiva débil. Posteriormente a este planteamiento, Miller (1941) añade una razón más por la que la frustración no siempre conduce a la agresión abierta: el desarrollo de formas alternativas para reaccionar ante la frustración. Cuando los sujetos desarrollan formas alternativas a la agresión, tales como escapar de la situación, alcanzar metas alternativas o superar los obstáculos, la tendencia agresiva queda inhibida. Sin embargo, si el impedimento continúa tras la aplicación de estas alternativas, la conducta agresiva puede aparecer. El grado con el que se impide la consecución de la meta y el número de fracasos previos afectará a la manifestación de la agresión. -

Teoría de la frustración-agresión revisada

Posteriores reformulaciones han matizado las relaciones entre frustración y agresión, mostrando que la frustración sólo induce a la agresión cuando va asociada a determinadas características, las cuales hacen más probable la aparición de un acto agresivo: a) Su carácter de arbitrariedad, injusticia o ilegitimidad (Pastore, 1952); b) El grado de satisfacción anticipada de la meta que se frustra (Worchel, 1974); y la atribución de intencionalidad que se hace sobre la fuente que frustra (Averrill, 1982; Weiner, Graham y Chandler, 1982). Pastore (1952) halló, entre estudiantes, que su inclinación a agredir era mucho mayor ante situaciones frustrantes arbitrarias o injustas (Ej: Pasar un autobús tras haber esperado largo tiempo en una parada cuando el conductor claramente ha visto que estaban esperando) frente a situaciones menos arbitrarias o comprensibles (Ej: Ver llegar un autobús especial que pasa la parada porque está fuera de servicio). Esta característica de arbitrariedad puede ser interpretada en términos de Dollard et al. (1939) por lo inesperado (grado de expectativa) que conllevan dichas situaciones. Worchel (1974) destacó que la frustración induce mayor agresividad cuando los resultados derivados de ésta producen una mayor disparidad respecto de las gratificaciones anticipadas por su consecución. Así, los sujetos muestran mayor hostilidad ante la frustración cuando sus expectativas son las de obtener unas consecuencias altamente positivas que cuando sus expectativas son obtener logros no muy valorados. Por ello, Worchel concluía que el valor concedido a las consecuencias esperadas por el sujeto es un elemento que media entre la frustración y la agresión. Los estudios de Averrill (1982) y Weiner et al. (1982) pusieron de manifiesto que cuando los sujetos atribuyen carácter intencional y voluntario a la frustración ocasionada, se genera un mayor grado de ira y agresión. Para Weiner et al. (1982) las atribuciones favorecen la agresividad cuando poseen cualquiera de estas tres condiciones: a) Proceder de un sujeto y no del exterior; b) Ser evitables o controlables; y c) Son socialmente

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inadecuadas. Objetivos

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ACTIVIDAD N° 2 Objetivos Inicio

Anotaciones Desarrollo de contenidos

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control de lectura N° 2 Diagrama

Objetivos Recordatorio

Lecturas Inicio seleccionadas Anotaciones

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Lecturas seleccionadas

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Anotaciones

BIBLIOGRAFÍA DE LA UNIDAD III

Hall, J.(2011). Tratado de Fisiología Médica. Barcelona. Saunders /El Sevier. Ubicación: Biblioteca UCCI: 612/H18F. Recordatorio

Anotaciones

Campbell, R.(2007). Biología. Bogotá. Editorial Panamericana. Ubicación: Biblioteca UCCI: 570/C24 – 2007. Drake, R.(2010). Anatomía para estudiantes. Barcelona. El Sevier. 2010. Ubicación: Biblioteca UCCI: 611/C95.

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AUTOEVALUACIÓN DE LA UNIDAD III 1. ¿Qué TEJIDO hace cada una de las siguientes funciones? Lecturas seleccionadas

Recordatorio

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•

Transporte, defensa y reparación del organismo.

•

Estructura ciertas partes del cuerpo y almacena sustancias energéticas.

•

Captan y transmiten impulsos electroquímicos.

•

Contiene fibras que se pueden contraer longitudinal o transversalmente.

Bibliografía

a) Cartilaginoso – muscular – nervioso – sanguíneo. b) Adiposo – glandular – conjuntivo – nervioso. c) Muscular – nervioso – adiposo – óseo. d) Sanguíneo – adiposo – nervioso – muscular. e) Nervioso – muscular – óseo – glandular. 2. Completa el siguiente texto: El eje de control endocrino lo forman _____________ y ____________________. a) Cerebro - tálamo. b) Hipotálamo - tiroides. c) Cerebelo - paratiroides. d) Tálamo - tiroides

Desarrollo UNIDAD III: EL INDIVIDUO de contenidos

e) Hipotálamo - hipófisis.

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Recordatorio

Anotaciones

3. Señale el concepto INCORRECTO con respecto a la digestión: a) Es un proceso que rompe las moléculas de alimento en partículas cada vez más pequeñas. b) Requiere la acción de enzimas digestivas. c) Se inicia en la cavidad bucal. d) Requiere del aporte de las glándulas anexas para su funcionamiento. e) Las glándulas anexas son: glándulas salivales, hígado, riñón y duodeno. 4. NO corresponde a la inspiración: a) Entrada de aire a los pulmones. b) Contracción del diafragma. c) Aumento del volumen torácico. d) Salida de oxígeno. e) Extensión de los músculos intercostales. 5. Señale la alternativa correcta. Los riñones son órganos retroperitoneales que: a) Se ubican en la cavidad abdominal debajo del corazón. b) Producen varios desechos corporales que se eliminan a través de las heces. c) Filtran la sangre produciendo orina. d) Filtran los fluidos corporales para extraerles sodio. e) Determinan la salida del exceso de alimentos. 6. Cuál de las siguientes hormonas tiene naturaleza esteroidea? a) Tiroxina b) Insulina c) Testosterona d) Triyodotironina e) Glucagón 7. La Médula suprarrenal libera una hormona en estados de peligro que es: a) Adrenalina b) Cortisol. c) Glucagón. d) Aldosterona. e) Antidiurética. 8. ¿Cuál de las siguientes NO es una función importante del sistema circulatorio? a) El transporte de nutrientes y gases respiratorios. b) La eliminación de productos de desecho al exterior del cuerpo.

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UNIDAD III: EL INDIVIDUO

c) La protección del cuerpo mediante el transporte de anticuerpos. d) La regulación de la temperatura corporal. Anotaciones

e) La defensa contra la pérdida sanguínea por medio de la coagulación. 9. Las paredes del ………..………… son más o menos permeables al agua, dependiendo de la necesidad, para conservar agua. a) Uréter b) Uretra c) Túbulo d) Túbulo colector e) Glomérulo 10. Las hormonas suprarrenales que regulan los niveles de electrolitos plasmáticos (Na y K), se denominan: a) Mineralocorticoides b) Glucocorticoides c) Andrógenos d) Insulina e) Catecolaminas

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DIAGRAMA DE PRESENTACIÓN DE LA UNIDAD IV Objetivos

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UNIDAD IV: EL Sistema Nervioso

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ORGANIZACIÓN DE LOS APRENDIZAJES Objetivos

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CONOCIMIENTOS

PROCEDIMIENTOS

ACTITUDES

Tema N° 1: Definición de Sistema Nervioso Desarrollo Actividades Autoevaluación

1. Describe la organización del sistema nervioso

1. Elementos

2. Explica cuales son los elementos y cuales las funciones correspondientes del sistema nervioso

1. Demuestra interés, genera debate y participa en el desarrollo de los temas tratados

de contenidos

2. Neuroglía Tema N° 2: Funciones principales del Sistema nervioso Glosario Bibliografía 1. Organización general del sistema nervioso

Lecturas seleccionadas

2. Receptores y órganos de los sentidos Recordatorio

BIOLOGÍA HUMANA Actividades Autoevaluación MANUAL AUTOFORMATIVO

Anotaciones

3. Efectores musculares Lectura seleccionada 1: ¨Dopamina: La línea cerebral¨ de Islas. (pp. 1 a 3) Tema N° 3: Sistema Nervioso Central 1. Encéfalo: estructura y funciones 2. Médula Espinal: estructura y funciones Tema N° 4: Sistema Nervioso Periférico

3. Ejemplifica el arco reflejo indicando sus partes 4. Identifica las partes del sistema nervioso central, su ubicación topográfica y sus funciones 5. Describe brevemente las funciones de los principales nervios Actividad N° 1 Realiza un esquema del arco reflejo, especificando sus partes y funciones Actividad N° 2

1. Nervios craneales y espinales

Elabora un cuadro que contenga los elementos del sistema nervioso central y periférico y sus principales funciones

2. Sistema nervioso autónomo

Tarea Académica Nº 2

Lectura seleccionada Nº 2: ¨Bases Biológicas del Deterioro de la Función Cognitiva inducido por los tratamientos Antineoplásicos¨ de Feliu. (pp. 2 a 10) Autoevaluación de la unidad IV

- Redacta un informe que resuma la estructura y funciones del sistema nervioso - Realiza un cuadro comparativo entre sistema nervioso y sistema endocrino

2. Valora la importancia de la biología en su vida diaria y en su desarrollo profesional actuando con respeto y responsabilidad y aportando activamente al desarrollo del curso

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Bibliografía

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UNIDAD IV: EL SISTEMA NERVIOSO

TEMA N° 1: Definición de Sistema Nervioso •

¿Cómo nos protegemos del peligro?

•

¿Cómo es que el organismo se entera de que alguna estructura funciona mal?

•

¿Cómo nos llega la información del medio ambiente?

Figura 74. Resonancia Magnética del Cerebro.

De: marytck-flogger.blogspot.com

1 Elementos Tanto el sistema endocrino como el sistema nervioso coordinan y controlan las funciones del cuerpo para lograr un objetivo aparentemente simple: el mantenimiento de un medio interno constante llamado homeostasis. Como ya dijimos en el capítulo II, la unidad funcional del sistema nervioso es la neurona, que tiene un cuerpo celular, un axón y frecuentemente muchas dendritas. El hombre es capaz de detectar variaciones en el medio ambiente que se transforman en información ante lo cual elaborar una respuesta. Esta la logran por medio del sistema nervioso que consta de los siguientes elementos mostrados además en la figura 75:

Figura 75. Elementos del Sistema Nervioso.

•

Tomado de: html.rincondelvago.com

Elementos sensoriales (receptores), que detectan los cambios en el medio externo o interno (estímulos) y los transforman en mensajes (impulsos nerviosos). Estos impulsos viajan por las vías aferentes (vías sensitivas) hacia el sistema nervioso central.

Desarrollo UNIDAD IV: EL Sistema Nervioso de contenidos

Lecturas seleccionadas

•

El Sistema Nervioso Central, que se encarga de la integración y análisis de la información recogida, la procesan y elaboran las respuestas adecuadas40.

•

Las vías eferentes (nervios motores), por medio de las cuales viajan las ordenes Recordatorio de respuesta que serán ejecutadas por los efectores, elementos motores o secretores.

2 Neuroglía La neuroglía es un tejido formado por distintas células que tienen misiones de protección y defensa de las neuronas con las que se encuentran completamente entremezcladas. Son diez veces más numerosas que las neuronas sólo ocupan la mitad del volumen del tejido nervioso. A diferencia de las neuronas, la neuroglía no pierde la capacidad de dividirse y además cuando una neurona muere, la neuroglía ocupa su espacio. Cada tipo celular de la neuroglía tiene una función determinada, los tipos celulares, los tenemos en la fig. 76: • Los astrocitos, nutren a las células y forman una barrera entre las neuronas y los vasos sanguíneos llamada barrera hematoencefálica, que evita la entrada de sustancias tóxicas. También participan en la cicatrización luego de un daño en el sistema nervioso. • La microglía, actúan durante una inflamación y daños al tejido nervioso. Destruyen microorganismos que han llegado al sistema nervioso. • Los oligodendrocitos, de modo similar a las células de Schwann que se encuentran solamente en el sistema nervioso periférico, envuelven su citoplasma alrededor de las neuronas, formando vainas que permiten que el impulso nervioso viaje más rápido. • Las células ependimarias, recubren las cavidades del sistema nervioso central41.

Figura 75. Células de la Neuroglía.

Tomado de: mm2002.vtrbandaancha.net

Le invitamos a ver este video que le permitirá conocer mejor a las células de la neuroglía: http://www.youtube.com/watch?v=akXDHXDR7-k

40 Crossman-Neary.Neuroanatomía.2007.3°Edición.P3. 41 Crossman-Neary.Neuroanatomía.2007.3°Edición.P2.

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UNIDAD IV: EL SISTEMA NERVIOSO

TEMA N° 2: FUNCIONES PRINCIPALES DEL SISTEMA NERVIOSO •

La cocaína disminuye el metabolismo de la glucosa en el cerebro y la amígdala cerebral, región del cerebro que controla las sensaciones de hambre y sed, las emociones y la actividad sexual.

•

En una resonancia magnética el cerebro de un cocainómano tiene varias anomalías.

Figura 77. Resonancia Magnética de un cocainómano. 1

De: miladoa.com

Organización general del sistema nervioso

Figura 78. Organización General del Sistema Nervioso.

Diseño: Blga. Verónica Canales

Guerra

Todos los animales con excepción quizás de las esponjas (animales coloniales de my simple organización), poseen células especializadas en la conducción de los impulsos nerviosos electroquímicos organizados en un sistema nervioso. Veamos la figura 78, en principio lo dividimos en un sistema nervioso central, el cerebro y la médula espinal y un sistema nervioso periférico, una vasta red de nervios que conectan el sistema nervioso central con todas las otras partes del cuerpo-. Las neuronas sensoriales llevan información al sistema nervioso central y las neuronas motoras la llevan desde ese sistema. Se encuentra protegido además por capas de membranas (las meninges) que regulan el pasaje de sustancias desde la circulación general hacia el tejido nervioso, la barrera hematoencefálica y hacia el líquido cefalorraquídeo, la barrera hematoce-

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falorraquídea. Las células gliales que rodean a esos capilares también contribuyen a establecer una barrera.

Figura 79. Sistema Nervioso Central.

Tomado de: hotpotatoes.educagenesis.com

Dentro del sistema nervioso central, la médula espinal (fig. 79), constituye el enlace entre el cerebro y el resto del cuerpo. Es un cilindro delgado que en un corte transversal se ve dividido en un área central de materia gris y un área externa de materia blanca. La materia gris de la médula consiste fundamentalmente en interneuronas, cuerpos celulares de neuronas motoras y neuroglia. La materia blanca consiste en tractos de fibras que corren a lo largo de la médula espinal, formados principalmente por axones. La médula se continúa al tallo encefálico (fig. 79), en la base del cerebro; éste contiene tractos de fibras que conducen señales hacia y desde la médula espinal y también los cuerpos celulares de las neuronas cuyos axones inervan los músculos y las glándulas de la cabeza. Además, dentro del tallo encefálico hay núcleos que controlan algunas de las funciones automáticas importantes, como el control de la respiración y de la presión sanguínea. El Sistema nervioso periférico está constituido por los nervios que salen de la región de la cabeza llamados nervios craneales que son 12 pares y los que salen de la región de la médula espinal llamados nervios espinales y que son 33 pares, estos últimos se corresponden con las vertebras de la columna vertebral.

2 Receptores y órganos de los sentidos Los cambios energéticos que se producen en el medio externo e interno se detectan por medio de los receptores sensoriales. Cuando estos reciben un estímulo adecuado, lo convierten en un mensaje nervioso que envían al sistema nervioso central. Si los mensajes llegan a la corteza cerebral darán lugar a una sensación consciente.

Bibliografía

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UNIDAD IV: EL SISTEMA NERVIOSO

Existen estructuras receptoras especializas, mostradas en la fig. 80 y que son: a) Receptores de la piel: (ver fig. 80)son varios tipos de receptores que nos dan la sensación del tacto: •

Mecanorreceptores: responden a estímulos mecánicos, tacto o presión.

•

Termorreceptores: de adaptación lenta, responden al frio y al calor.

•

Nociceptores: responden a estímulos intensos térmicos, mecánicos y químicos.

b) Receptores en los músculos y las articulaciones: existen: •

Mecanorreceptores: que informan sobre la posición y los movimientos del cuerpo, de los cambios de longitud de los músculos y de las tensiones de las articulaciones. Proporcionan información que el cerebelo necesita para la postura, el equilibrio, la postura y corregir los movimientos voluntarios.

•

Nociceptores: responden a la presión y liberación de ciertas sustancias en los músculos y a la extensión y flexión forzadas de las articulaciones.

c) Receptores de las vísceras: aquí hay receptores de escasa información consciente, se encargan de iniciar los actos reflejos vegetativos: •

Mecanorreceptores: informan sobre la distensión de las vísceras.

•

Nociceptores: responsables del dolor visceral causado por la distensión o por la falta de oxígeno.

d) Fotorreceptores: (ver fig. 80) en la estructura interna del ojo encontramos conos que permiten la visión diurna de los colores, ya que presenta pigmentos visuales como la eritropsina, la cianopsina y la cloropsona, y los bastones que son responsables de la visión en la oscuridad o penumbra gracias a un pigmento llamado rodopsina que depende de la vitamina A para ser sintetizado. e) Receptores de la audición: (ver fig. 80) cuando una onda de sonido ingresa al oído interno, las vibraciones generan que las células ciliadas que se encuentran ahí, choquen con la membrana tectorial y descarguen impulsos nerviosos que son conducidos al cerebro a través del nervio auditivo. f) Receptores olfativos: (ver fig. 80) los axones de casi 20 millones de células olfatorias se une para formar los nervios olfatorios que llegan hasta el bulbo olfatorio de donde sale el impulso al cerebro. La percepción de los diferentes olores se debe a la organización de las cavidades y células con más de 50 proteínas receptoras que reconocen cada una a las distintas sustancias químicas que vienen con el aroma. g) Receptores del gusto: (ver fig. 80) los botones gustativos detectan cuatro sabores primarios: dulce, saldo, amargo y agrio. La papila gustativa presenta numerosos botones gustativos que tiene en el centro un poro gustativo y microcilios que son sensibles a las sustancias que ingresan a la lengua.

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Figura 80. Receptores sensoriales. Tomado de: hotpotatoes.educagenesis.com 3 Efectores musculares El tejido muscular efectúa las ¨ordenes¨ nerviosas por medio del sistema nervioso somático que puede ser: voluntario pues controla los músculos esqueléticos que pueden realizar movimientos corporales, mantener la postura, permitir el habla, la masticación, la deglución y la mímica. E involuntario que incluye a los nervios motores que controlan al músculo cardíaco, las glándulas y el músculo liso. Diagrama

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Anatómicamente, las neuronas motoras del sistema somático son distintas y están separadas de las del sistema nervioso autónomo, aunque los axones de ambos tipos pueden ser llevados dentro del mismo nervio 42.

LECTURA SELECCIONADA N° 1 Lecturas seleccionadas

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Dopamina: la línea cerebral Recordatorio

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Autor: Islas, Mariana. Información de publicación: Mural [Guadalajara, Mexico] 19 Oct 2000: 5. Enlace de documentos de ProQuest Resumen Anteriormente se creía que esta era tan solo precursora de otro neurotransmisor: la noradrenalina.Sin embargo, encontrar que la dopamina estaba concentrada en otras áreas del cerebro, llevo a [Arvid Carlsson] a determinar que era en si un transmisor cerebral que se encarga de algunas funciones relacionadas con el movimiento y su control, de ahí la estrecha conexión con el mal de Parkinson, pues la baja concentración de dopamina es causa primordial de este padecimiento. Coordinador de la edición del libro “Una Mirada Múltiple sobre el Lenguaje”, publicado por la UdeG, este investigador menciono que al igual que [Eric Kandel], [Paul Greengard] y Carlsson, el ha realizado experimentos con la dopamina, relacionados también con el mal de Par-

42 Crossman-Neary.Neuroanatomía.2007.3°Edición.P35.

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UNIDAD IV: EL SISTEMA NERVIOSO

kinson, así como ha trabajado con el sistema nervioso de moluscos como el caracol de tierra para observar el funcionamiento de neuronas y su actividad eléctrica, lo que le permite identificar estructuras básicas que reflejen el funcionamiento de las propias en humanos. “Estudiando sistemas nerviosos muy simples se ve cuales son los mecanismos que dan lugar a la generación de ese impulso eléctrico y cual es la sustancia que llega a provocar esos cambios, sustancias que secretan las propias neuronas y que sirven para establecer sinapsis entre ellas. Por ejemplo, la dopamina interviene en la regulación del comportamiento motor y de haber deficiencia de esta sustancia, como sucede en los pacientes parkinsoneanos, presentan un comportamiento motor alterado”, expone este especialista en lenguaje. Texto completo: Los tres ganadores del Premio Nobel en Medicina enfocaron sus trabajos a la neurona comunicante del cerebro, y a partir de ellos han creado una esperanza para los enfermos de Parkinson Los momentos históricos que dieron a las neurociencias conocimientos certeros, están fundamentados por nombres de científicos tales como Santiago Ramón y Cajal, Camillo Golgi y Charles Sherrington, en el Siglo 19; o Luigi Galvani, en el 18, entre otros, quienes han ayudado con sus descubrimientos a que la ciencia se acercara a logros como los recién reconocidos por el Premio Nobel de Medicina o Fisiología de este año. Los tres laureados con el reconocimiento que se comenzó a otorgar en 1901, Arvid Carlsson, de Suecia, Paul Greengard y Eric Kandel, de Estados Unidos, han logrado resultados únicos relacionados con la dopamina, un neurotransmisor que aparece como protagonista de distintas funciones sinápticas. Lo que sucede a cada una de las neuronas (célula nerviosa del cerebro) que constituyen la masa encefálica, es que se comunican al recibir señales de otras neuronas o de receptores sensoriales; estas señales son procesadas emitiendo a su vez señales de salida que son transmitidas por otras neuronas. La zona de contacto entre las neuronas, a través de las cuales las señales son transmitidas de una célula a otra, se designa con el nombre de “sinapsis” (introducido por Sherrington), termino derivado de un vocablo griego que significa “conectar”. Cada célula nerviosa, con sus dendritas y axón, constituye una unidad de forma y función independientes. En el sistema nervioso las neuronas se organizan formando redes, pero entre las diferentes unidades celulares no existe ningún signo de continuidad. Los descubrimientos de los premiados involucran a los neurotransmisores, sustancias químicas que se liberan desde las terminales nerviosas de la neurona justo antes de la sinapsis y que permiten que la continuidad se dé. Se han identificado a más de 20 tipos de estas sustancias. El sueco Arvid Carlsson, profesor en el Departamento de Farmacología por la Universidad de Gtenborg, se adjudico el premio porque en la década de los años 50 encabezó una serie de estudios pioneros que mostraban el importante papel de la dopamina como transmisor en el cerebro; es decir, comunicador de información. Anteriormente se creía que esta era tan solo precursora de otro neurotransmisor: la noradrenalina. Sin embargo, encontrar que la dopamina estaba concentrada en otras áreas del cerebro, llevo a Carlsson a determinar que era en si un transmisor cerebral que se encarga de algunas funciones relacionadas con el movimiento y su control, de ahí la estrecha conexión con el mal de Parkinson, pues la baja concentración de dopamina es causa primordial de este padecimiento. Paralelo a esto, Carlsson ha desarrollado la L-dopa, un medicamento contra la enfermedad de Parkinson que actualmente es considerado una cura inmejorable, entre las encontradas hasta ahora. El L-dopa es convertido en dopamina en el cerebro y compensa la falta de esta, normalizando el comportamiento motor. Aparte, Carlsson ha ayudado a comprender el mecanismo de otros tantos medicamentos, así como a la creación de una nueva generación de fármacos para combatir la depresión. Paul Greengard, profesor y cabeza del laboratorio en Neurociencias Moleculares y Celulares en la Universidad Rockefeller en Nueva York, es reconocido con el Nobel por contribuir al conocimiento de los mecanismos de comportamiento de la dopamina, noradrenalina y serotonina en el sistema nervioso central durante el proceso de la sinapsis. Sus estudios profundizan en la transmisión sináptica lenta, que involucra a los diferentes neurotransmisores ya mencionados, además de ciertos neuropéptidos. En toda transmisión se ven involucradas dos neuronas; una de ellas libera un neurotransmisor que será recibido por la otra a través de sus canales permeables constituidos por proteínas especializadas, las cuales funcionan como poros que tienen una compuerta que permite o impide el acceso del portador de la información. Las proteínas mencionadas que se encuentran en la pared que recubre a la neurona receptora, de acuerdo con los trabajos de Greengard, se ven alteradas si se encuentran rodeadas de fosfatos. Estos pueden aparecer gracias a la dopamina, y cuando se adhie-

Desarrollo UNIDAD IV: EL Sistema Nervioso de contenidos

Lecturas seleccionadas

ren a las proteínas, modifican el proceso normal de la transmisión sináptica. Las investigaciones de Greengard describen que la transmisión sináptica lenta es responsable de ciertas funciones en el sistema nervioso, las cuales influyen en el estado de alerta y en el mal humor, a diferencia de otros que controlan al habla, la percepción sensorial yRecordatorio los movimientos. A Eric Kandel, del Centro para Neurobiología y Comportamiento de la Universidad Columbia, también en Nueva York, se le otorgo el reconocimiento por descubrir como la eficiencia de la sinapsis puede ser codificada, además de los mecanismos moleculares en los que toma parte. Los experimentos han sido realizados en babosas marinas, pequeños animales invertebrados, pero su tamaño no les impide actuar como un modelo para organismos mucho mas grandes, como los de los mamíferos. Con esto se ha demostrado que cualquier cambio en la función sináptica es sustancial para los procesos de aprendizaje y memoria. Su trabajo se relaciona con el de su colega Greengard, pues en cuanto a la memoria de corta o larga duración, ha demostrado que la fosforilación de ciertas proteínas incrementa la cantidad de transmisores durante la sinapsis, aumento que es equiparable al de los efectos de un estimulo en un organismo, o sea, al tiempo que dura la memoria. De acuerdo con Kandel, se puede decir que la memoria de una persona se puede localizar en la misma sinapsis, que al pertenecer al funcionamiento del sistema nervioso central tiene relación directa con la formación de diferentes tipos de memoria. En Guadalajara hay investigadores cuya disciplina se inscribe dentro de las neurociencias y que estudian a neurotransmisores como la dopamina o el funcionamiento de las redes de células nerviosas en moluscos como la babosa o en los caracoles. El neurólogo Víctor Manuel Alcaraz, del Instituto de Neurociencias de la Universidad de Guadalajara, explica que hay varias unidades de investigación que están realizando trabajos en el área de las neurociencias, como el Instituto Mexicano del Seguro Social y también en el CUCS, donde hay un departamento a los estudios neurocientíficos. Contando con diferentes líneas de investigación, en el Instituto de Neurociencias se realizan trabajos de orden básico. “De cómo el sistema nervioso está funcionando a partir de la estructura que tiene y los mecanismos que existen de comunicación entre las células nerviosas, que son las neuronas. “Otra área de investigación tiene que ver con el análisis de los aspectos más complejos del comportamiento, con los procesos del aprendizaje, de la memoria, de la percepción, del lenguaje, y como estos procesos tienen su correlato en la actividad del cerebro; es decir, como participa este en la organización de ese tipo de procesos” puntualizo el doctor Alcaraz. Coordinador de la edición del libro “Una Mirada Múltiple sobre el Lenguaje”, publicado por la UdeG, este investigador menciono que al igual que Kandel, Greengard y Carlsson, el ha realizado experimentos con la dopamina, relacionados también con el mal de Parkinson, así como ha trabajado con el sistema nervioso de moluscos como el caracol de tierra para observar el funcionamiento de neuronas y su actividad eléctrica, lo que le permite identificar estructuras básicas que reflejen el funcionamiento de las propias en humanos. “Estudiando sistemas nerviosos muy simples se ve cuales son los mecanismos que dan lugar a la generación de ese impulso eléctrico y cuál es la sustancia que llega a provocar esos cambios, sustancias que secretan las propias neuronas y que sirven para establecer sinapsis entre ellas. Por ejemplo, la dopamina interviene en la regulación del comportamiento motor y de haber deficiencia de esta sustancia, como sucede en los pacientes parkinsoneanos, presentan un comportamiento motor alterado”, expone este especialista en lenguaje. “En México, durante algún tiempo pretendió desarrollarse el trasplante de células que producen dopamina, para ver si de ese modo era factible resolver el problema del Parkinson, pero no se constituyo como una terapéutica ideal” finaliza el doctor Alcaráz. Del Parkinson al Nobel El mal del Parkinson es causado por el deterioro progresivo de las zonas del cerebro que producen dopamina, una sustancia empleada por las células nerviosas para transmitir mensajes entre ellas. De Célula a célula Las sinapsis son los puntos de contactos entre las células donde se transmiten las señales de una neurona a otra, mediante neurotransmisores como la dopamina La importancia de la dopamina El transmisor químico dopamina se almacena en vesículas se vacíen, permitiendo que la célula receptora reciba el mensaje. Diagrama

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ACTIVIDAD N° 1 Autoevaluación

Esta actividad puede consultarla en su aula virtual.

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UNIDAD IV: EL SISTEMA NERVIOSO

TEMA N° 3: Sistema Nervioso Central •

En 1955, siete horas después de su muerte, el cerebro de Einstein fue extraído por el patólogo Thomas Stoltz Harvey, y donado a la ciencia. Harvey inyectó formol a través de la arteria carótida interna, luego colocó el cerebro intacto en formol; así mismo lo fotografió en numerosos ángulos. En junio de 1999, investigadores de la Universidad McMaster de Ontario, Canadá, encontraron que el cerebro de Albert Einstein tenía algunas peculiaridades morfológicas que podrían haber influido en su gran capacidad de pensamiento espacial, matemático y demás.

Figura 81. Albert Einstein.

De: es.paperblog.com

1 Encéfalo: estructura y funciones Está compuesto por tres elementos básicos, como hemos visto en la figura 76: •

El cerebro

•

El tallo Encefálico

•

El cerebelo

a) Cerebro: estructura

Es el órgano más voluminoso del encéfalo. Se encuentra compuesto por dos hemisferios derecho e izquierdo separados por la cisura (depresión o surco) longitudinal. Ambos hemisferios están conectados entre sí por cuerpos comisurales llamados, comisura (puntos de unión de dos partes semejantes) anterior y posterior y el mayor de todos, el cuerpo calloso.



En la superficie cada hemisferio presenta un conjunto de pliegues que forman una serie de depresiones irregulares, son los surcos o cisuras. Desde hace muchos años se ha dividido topográficamente al cerebro en lóbulos los cuales guardan cierta relación con la función que cada uno de ellos tiene.



Cada hemisferio tiene una cara lateral o exterior, una medial que linda con el otro hemisferio y una inferior o basal que apoya sobre la base del cráneo. La cara lateral presenta dos cisuras, la lateral y la central (también como en la figura 82 llamados surcos, antiguamente llamados de Silvio y de Rolando respectivamente). Por delante de la central se encuentra el lóbulo frontal, por detrás el lóbulo parietal, por debajo de la cisura lateral se encuentra el lóbulo temporal y detrás de los lóbulos parietal y temporal se halla el lóbulo occipital.



El cerebro contiene billones de células, entre neuronas y células de sostén (células gliales) y sus interconexiones son abundantes. Gracias a los circuitos formados por las neuronas, es capaz de procesar información sensorial procedente del mundo exterior y del propio cuerpo43.

43 Crossman-Neary.Neuroanatomía.2007.3°Edición.P12

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Figura 82. Hemisferios Cerebrales vistos desde el lado izquierdo. Tomado de: kanys.blogia.com

Funciones Desempeña funciones sensoriales, motoras de integración y procesos específicos como la memoria, el lenguaje, la escritura y la respuesta emocional. Cada lóbulo desempeña funciones específicas, veamos algunas:

En el lóbulo frontal se encuentra el centro de la palabra articulada y su lesión produce una apraxia motriz o anartria en la cual el sujeto afectado no puede expresarse verbalmente aun cuando conserva la capacidad para efectuar los movimientos necesarios para hacerlo. En la cara medial se encuentran los centros correspondientes a miembros inferiores.



El lóbulo parietal tiene una circunvolución situada inmediatamente por detrás de la cisura central denominada circunvolución pos central y que corresponde al área sensitiva, siendo entonces un correlato de la circunvolución pre central que es motora. Del mismo modo tiene también un homúnculo sensitivo que representa la sensibilidad de las diversas partes del cuerpo.

El lóbulo Temporal tiene tres circunvoluciones transversales de las cuales en la cara dorsal de la primera o superior se hallan los centros auditivos (circunvoluciones transversas de Heschl). Al extremo anterior de éste lóbulo se le llama CTBLP o corteza temporal baso latero polar. El lóbulo occipital en su cara medial o interna presenta la corteza visual y paravisual, es decir los centros donde la imagen percibida por los ojos tiene representación consciente.

Si bien ambos hemisferios son similares, el izquierdo es el llamado dominante ya que allí residen las funciones de comunicación, esto es el habla y la escritura. Una persona que usa para escribir la mano derecha, tiene las funciones de escritura en el lóbulo izquierdo, ya que las fibras nerviosas que salen del hemisferio izquierdo se cruzan hacia el lado contrario para llegar a la mano derecha. Igualmente ocurre con las fibras del lado derecho por lo que para una persona zurda, el hemisferio dominante será el derecho. El hemisferio derecho está especializado en la percepción de los sonidos no relacionados con el lenguaje como la música, en la percepción táctil y en la localización espacial de los objetos.



El cerebro procesa la información sensorial, controla y coordina el movimiento, el comportamiento y puede llegar a dar prioridad a las funciones corporales homeostáticas, como los latidos del corazón, la presión sanguínea, el balance de fluidos y la temperatura corporal. No obstante, el encargado de llevar el proceso automático es el bulbo raquídeo.

Bibliografía

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Bibliografía

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Anotaciones

UNIDAD IV: EL SISTEMA NERVIOSO



Figura 83. Sistema Límbico.

Tomado de: umm.edu



El cerebro también es responsable de la cognición, las emociones, la memoria y el aprendizaje. La capacidad de procesamiento y almacenamiento de un cerebro humano estándar supera aun a los mejores computadores hoy en día. Hasta no hace muchos años, se pensaba que el cerebro tenía zonas exclusivas de funcionamiento hasta que por medio de imagenología se pudo determinar que cuando se realiza una función, el cerebro actúa de manera semejante a una orquesta sinfónica interactuando varias áreas entre sí. Además se pudo establecer que cuando un área cerebral no especializada, es dañada, otra área puede realizar un reemplazo parcial de sus funciones.



En los lóbulos parietales se desarrolla el sistema emocional y el sistema valorativo. El sistema emocional está aunque compromete a todo el cerebro y en retroalimentación, a todo el cuerpo del individuo se ubica principalmente en el área bastante arcaica llamada sistema límbico (ver fig. 83), dentro del sistema límbico las dos amígdalas cerebrales (situadas cada una detrás del ojo, a una profundidad de aproximadamente 5 cm), se focalizan las emociones básicas (temor, agresión, placer) que tenemos y que damos cuando algo o alguien interfiere en la actividad que esté haciendo en el exterior. Por otra parte está el sistema valorativo, este es la relación que existe entre los lóbulos pre frontales (que como su nombre lo indica está atrás de la frente) y las amígdalas cerebrales, esa relación "física" se llama hipocampo.

Regeneración cerebral

El cerebro humano adulto, en condiciones normales, puede generar nuevas neuronas. Estas nuevas células se producen en el hipocampo, región relacionada con la memoria y el aprendizaje. Las células madre, origen de esas neuronas, pueden constituir así una reserva potencial para la regeneración neuronal de un sistema nervioso dañado.



No obstante, la capacidad regenerativa del cerebro es escasa, en comparación con otros tejidos del organismo. Esto se debe a la escasez de esas células madre en el conjunto del sistema nervioso central y a la inhibición de la diferenciación neuronal por factores micro ambientales.

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b) Tronco Encefálico

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Figura 84. Tronco Encefálico: anatomía externa.

Tomado de: med.ufro.cl



El Tronco Encefálico es un área intermedia entre médula espinal y el cerebro. Como podemos ver en la figura 84, tiene alrededor de unos 8-10 cms.de altura. Y está constituido por 3 elementos: el Mesencéfalo (Pedúnculos Cerebrales) directamente en la base del cerebro, el Puente intermedio y el Bulbo o Médula oblonga limitando con la médula espinal.



En el Tronco Encefálico existen gran cantidad de núcleos que son muy importantes para la vida, especialmente los relacionados con el área del bulbo, por ejemplo al pinchar por accidente el bulbo, el individuo muere casi instantáneamente.



Además, en él encontraremos el origen aparente de muchos nervios craneales, desde el III par en adelante (el NC I es el Olfatorio y corresponde al Teléncefalo, y el NC II es el Óptico, correspondiente al Diencéfalo).



El tronco encefálico es complejo para su estudio, pues se deben considerar aspectos anatómicos diversos.



Vista Anterior: en la porción inferior se distingue el Bulbo como una continuación de la médula espinal. Está separado del puente por el Surco Bulbo-pontino, el puente no es tan alto como el bulbo, mide alrededor de 25 mm y se continua con el mesencéfalo, que presenta: por delante los pedúnculos cerebrales; y por detrás, el techo del mesencéfalo.



Vista Lateral: podemos observar: la Porción Inferior el Bulbo, Porción Media el Puente y la Porción Superior el Mesencéfalo.



Vista Posterior: El Bulbo presenta una forma de embudo, con un cuello en la parte inferior y mucho más ancho en la parte superior. El Puente muestra los Pedúnculos Cerebelares y arriba se ve el Techo del Mesencéfalo con los cuatro colículos cuadrigéminos con la emergencia del: 4° Par Craneano o nervio troclear. Entre los 2 colículos superiores descansa levemente la Epífisis o glándula Pineal (N° 12), la cual pertenece al cerebro, siendo derivada del 3° ventrículo. En la cara posterior, observamos la Fosa Romboidal, la cual está constituida por la porción supero-posterior del bulbo y la porción infero-posterior del puente. La Fosa Romboidal corresponde al piso del Cuarto Ventrículo.

c) Cerebelo

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El cerebelo desde hace tiempo se llama el área silenciosa del encéfalo, principalmente porque la excitación eléctrica de esta estructura no provoca ninguna sensación, y raramente movimientos motores. Sin embargo, como veremos, la extirpación del cerebelo hace que los movimientos motores se tornen extremadamente anormales. El cerebelo resulta especialmente vital para el control de actividades musculares rápidas, como correr, escribir a máquina, tocar el piano, incluso hablar.

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Como se puede ver en la figura 85, el cerebelo se origina de la cara dorsal del tronco encefálico y se encuentra sobre el cuarto ventrículo. Está conectado al tronco encefálico por tres pares fuertes de haces de fibras: los pedúnculos cerebelosos inferior, medio y superior que unen el cerebelo a la médula oblonga, puente y mesencéfalo respectivamente44.



Recibe continuamente información actual de las partes periféricas del cuerpo, para determinar el estado instantáneo de cada uno de sus áreas, su posición, su ritmo de movimiento, las fuerzas que actúan sobre él, etc.



La principal función del cerebelo es la coordinación del movimiento, es decir, permitir que el movimiento se realice con facilidad y precisión. Regula el tono muscular, modificando la actividad de las motoneuronas gamma, de manera que aumenta el tono para mantener la postura, o lo inhibe para facilitar la realización de los movimientos voluntarios. También contribuye a la coordinación de los movimientos poli articulares. Las fibras paralelas recorren una larga distancia en la corteza del cerebelo, y en su recorrido pueden actuar sobre células de Purkinje correspondientes a varias articulaciones, coordinando su actividad. Participa en el aprendizaje de los movimientos. Mientras se está aprendiendo un movimiento nuevo se producen frecuentes espigas complejas en las células de Purkinje. Esto produce depresión a largo plazo, por lo que una vez que el movimiento se ha aprendido disminuye la frecuencia de las espigas simples. Puesto que las células de Purkinje inhiben a los núcleos profundos, la disminución de las espigas simples produce una mayor actividad de los núcleos profundos y de las vías motoras.

Figura 85. Cerebelo: ubicación.

Tomado de: biologiafotosdibujosimagenes.blogspot.com

Regiones funcionales de cerebelo

El cerebelo se divide en tres regiones funcionales. La estructura microscópica es semejante en las tres, las diferencias entre ellas se deben a que tienen distintas conexiones aferentes y eferentes, y realizan el mismo tipo de procesamiento pero con distinta información.



Vestibulocerebelo: corresponde anatómicamente con el lóbulo flóculonodular. Colabora con los núcleos vestibulares en las funciones de mantenimiento del equilibrio y de ajuste del reflejo vestibuloocular. Las lesiones en un lado producen síntomas parecidos a las lesiones de los núcleos vestibulares en el lado cotralateral.



Espinocerebelo: incluye al vermis cerebelosa y la zona intermedia de los hemisferios cerebelosos. Se encarga de controlar la ejecución de los movimientos. Recibe información por las vías espinocerebelosas de cómo se están realizando los movimientos, y si detecta que el movimiento comienza a apartarse del objetivo deseado, envía señales correctoras. Coordina la actividad de músculos agonistas y antagonistas durante los movimientos. Regula la relajación del antagonista durante realización del movimiento, y también la contracción del antagonista al final del movimiento para frenarlo cuando llega al objetivo.

44 Crossman-Neary.Neuroanatomía.2007.3°Edición.P115.

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Cerebrocerebelo: comprende la parte lateral de los hemisferios cerebelosos y el núcleo dentado. Participa en la preparación del movimiento. Recibe información de la corteza, a través de los núcleos del puente, sobre el movimiento que se desea realizar, elabora el plan motor (determina qué músculos hay que Recordatorio contraer, y en qué secuencia, para realizar ese movimiento) y envía ese plan motor a la corteza motora, a través del tálamo, para que se ejecute. El cerebrocerebelo es necesario para el aprendizaje de movimientos complejos (p. ej. aprender a tocar el piano). También interviene en funciones cognitivas no relacionadas directamente con el movimiento.

2 MÉdula Espinal: estructura y funciones

Figura 86. Médula Espinal.

Tomado de: neuroanatomia.info



La médula espinal es la parte del SNC que se aloja en el canal vertebral desde el foramen magnum hasta el borde superior del cuerpo de la segunda vértebra lumbar (L2). Tiene forma cilíndrica y su aspecto externo es blanquecino debido a que superficialmente está compuesta de fibras nerviosas mielinizadas.



Su longitud varía en los diferentes individuos, pero en general se observa un promedio de 45 cm. Su ancho va cambiando según la cantidad de fibras que lleven sus tractos. A nivel cervical (fig. 86), precisamente donde se originan las raíces que constituyen el plexo braquial, la médula espinal se encuentra notablemente aplanada en sentido antero posterior formando un engrosamiento fusiforme, el mayor de la médula espinal llamado engrosamiento cervical (C3T2). Asimismo, a nivel torácico inferior y lumbar, en donde se origina el plexo lumbosacro, la médula espinal presenta el engrosamiento lumbar (L1-S3). Los máximos engrosamientos medulares corresponden con las últimas vértebras cervicales y la última torácica45.



El extremo inferior de la médula espinal termina en forma de cono: el cono medular. Una fina banda de tejido fibroso, el filum terminale, una prolongación de la piamadre (fig 86: B) que indica el camino de regresión de la médula espinal y tiene la función de fijar el extremo inferior la médula espinal, avanza en medio de la cauda equina hasta unirse al periostio del dorso del cóccix. Bajo el cono medular y hasta la terminación del saco dural en el borde inferior de S2, el espacio subaracnoideo sólo contiene la cauda equina y el filum terminale flotando en LCR. Por tal razón, esta es la zona con menor riesgo para efectuar una punción lumbar. A las raíces correspondientes a los segmentos lumbares,

45 Crossman-Neary.Neuroanatomía.2007.3°Edición.P10.

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sacros y coccígeos que corren verticalmente bajo el cono medular se les denomina cauda equina por su notable parecido a una “cola de caballo”.

Al desprender las meninges que cubren la médula espinal, se observa en ella un tenue surco que recorre la línea media posterior (surco mediano posterior) y una fisura profunda que va por la línea media anterior (fisura mediana anterior). Ambos elementos dividen a la médula espinal en dos mitades relativamente simétricas.



Los 31 pares de nervios espinales o raquídeos se unen a la médula espinal a través de sus raíces posteriores (sensitivas) y anteriores (motoras).



Las meninges espinales



La médula espinal, al igual que el encéfalo, está envuelta por las meninges: duramadre, aracnoides y piamadre (ver la figura 86).



La duramadre es una membrana fuerte, densa y fibrosa que envuelve la médula espinal y la cauda equina. Se continúa a través del foramen magnum con la duramadre que recubre el encéfalo. El saco dural, la cavidad que forma la duramadre, se encuentra separado laxamente de las paredes del canal vertebral por el espacio epidural.



La aracnoides es una membrana delgada e impermeable que recubre totalmente la médula espinal. Se ubica entre la piamadre, más profunda, y la duramadre, más superficial. Entre la piamadre y la aracnoides existe un espacio bastante amplio: el espacio subaracnoideo. Este espacio rodea todo el encéfalo y prosigue inferiormente a través del foramen magnum hasta el borde inferior de S2, en donde la duramadre y la aracnoides se fusionan con el filum terminale no dejando espacio alguno. Su importancia radica en que contiene el líquido cefalorraquídeo. El espacio subaracnoideo es atravesado por finas trabéculas aracnoideas que se unen a la piamadre.



La piamadre es una capa única y delgada de carácter vascular que se adosa íntimamente a la médula espinal. Por las caras laterales de la médula, a igual distancia entre las raíces posteriores y anteriores de los nervios espinales, unas 22 extensiones membranosas puntiformes de la piamadre van a insertarse firmemente a la cara interna de la duramadre y aracnoides: se trata de los ligamentos dentados. Ellos facilitan la suspensión de la médula espinal justo en medio del saco dural. En tal función también participan: la continuidad con el tronco encefálico, la presión ejercida por el LCR y el filum terminale.



Estructura interna de la médula espinal



En la figura 87 vemos varios cortes transversales de la medula, observemos que consta de una región central con forma de H llamada sustancia gris, y una región periférica de aspecto blanquecino denominada sustancia blanca.



Las prolongaciones posteriores relativamente delgadas que casi alcanzan el surco lateral posterior se denominan astas posteriores; las prolongaciones anteriores anchas y redondeadas se denominan astas anteriores. La disposición tridimensional de las astas anteriores y posteriores conforma verdaderas columnas que recorren la médula espinal para constituir las columnas grises anterior y posterior.



Las astas posteriores, funcionalmente somatosensitivas, están formada por neuronas sensitivas que reciben los impulsos que llegan por las raíces posteriores.

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Figura 87. Médula Espinal.

Tomado de: fransaval.blogcindario.com



Las astas anteriores, funcionalmente somatomotoras, están constituidas por neuronas motoras cuyos axones salen por las raíces anteriores. En los segmentos torácicos y lumbares superiores existe una pequeña asta lateral que emerge de la unión del asta anterior con la posterior y contiene neuronas viscerales simpáticas.



En la parte lateral de la base del asta posterior de los segmentos cervicales superiores es difícil distinguir la sustancia gris de la blanca debido a que células y fibras nerviosas se encuentran mezcladas: es la formación reticular que se continúa superiormente como la formación reticular del tronco encefálico.



Las columnas grises anterior y posterior de cada lado se encuentran unidas por una banda transversal de sustancia gris: la comisura gris. Justo en medio de la comisura gris se encuentra un pequeño conducto lleno de LCR que recorre completamente a la médula espinal: el canal central de la médula espinal. Este conducto suele ser apenas visible o permanecer ocluido con el epitelio cilíndrico ciliado que lo recubre (epéndimo). Superiormente, se continúa con el canal central de la mitad caudal del bulbo raquídeo para luego abrirse paso a la cavidad del cuarto ventrículo. En el extremo inferior de la médula espinal puede formar una dilatación que se prolonga hacia el filum terminale (ventrículo terminal). •

A continuación le presentamos varios videos que servirán de mucha ayuda para complementar lo estudiado, los encontrará en: http://www.youtube.com/watch?v=mN9WaK4Sv8g http://www.youtube.com/watch?v=BRTRW7pYaKA http://www.youtube.com/watch?v=87WbI1PUJFc

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TEMA N° 4: Sistema Nervioso Periférico

Figura 88. Embrión.

De: actualidad.redmujer.com

•

Sabía que…



El tejido nervioso periférico se genera a partir de una población de células denominadas células de la cresta neural, que se forman en el tubo neural embrionario y que emigran de manera progresiva, abandonando el tubo y colonizando tejidos y órganos periféricos.

1 Nervios craneales y espinales

Figura 89. Nervios Craneales y Espinales.

Modificado de: enriqueortizsb25canning.blogspot.com

El término de sistema nervioso periférico se aplica a todos los troncos y ramas nerviosas situadas fuera del sistema nervioso central. Son las rutas principales de comunicación del cerebro y médula con el resto del cuerpo. Así, un nervio periférico consta de numerosas fibras nerviosas aferentes o eferentes respecto al SNC. El sistema nervioso somático (ver fig. 78), está constituido por neuronas cuyos axones se extienden desde el sistema nervioso central a los tejidos y órganos del cuerpo. Incluyen tanto a neuronas motoras eferentes como a neuronas sensoriales, aferentes. Las fibras de las neuronas motoras y de las neuronas sensoriales están unidas formando nervios: los nervios craneales y los nervios espinales, que se muestran en la

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figura 89. Pares de nervios espinales entran y salen de la médula a través de espacios entre las vértebras46.

Los cuerpos celulares de las neuronas sensoriales están en los ganglios de la raíz Recordatorio dorsal por fuera de la médula espinal, y las fibras sensoriales llegan al lado dorsal de la médula espinal -en donde pueden establecer sinapsis con neuronas de proyección, interneuronas o neuronas motoras- o bien ascender hacia el cerebro. Las fibras de las neuronas motoras emergen de la zona ventral de la médula espinal. Los cuerpos celulares de las neuronas motoras localizados en la médula espinal pueden recibir señales de neuronas de proyección, de interneuronas y de neuronas sensoriales. Los cuatro tipos de neuronas frecuentemente están interconectadas en los arcos reflejos.

2 Sistema nervioso autónomo

Figura 90. Sistema Nervioso Autónomo.

Tomado de: biol3medio.blogspot.com

El término sistema nervioso autónomo se utiliza para describir aquellas células nerviosas localizadas en los sistemas nerviosos central y periférico que están relacionadas con la inervación y control de órganos viscerales, músculo liso y glándulas secretoras. La función general podría decirse que es la homeostásis del medio interno. Las divisiones del sistema nervioso autónomo, simpática y parasimpática, son anatómica, y fisiológicamente distintas. Funcionalmente, los sistemas simpático y parasimpático son generalmente antagónicos. Si vemos la figura 90, nos damos cuenta de que la mayoría de los órganos internos están inervados por axones de ambos sistemas y la regulación homeostática del cuerpo depende de la cooperación de estas divisiones del sistema autónomo y de la actividad de las glándulas endocrinas. El sistema parasimpático está involucrado primariamente en las actividades restauradoras del cuerpo. La estimulación parasimpática hace más lenta la frecuencia cardíaca, incrementa los movimientos del músculo liso de la pared intestinal, y estimula la secreción de las glándulas salivales y de las glándulas digestivas del estómago. El sistema simpático, por el contrario, prepara el cuerpo para la acción. Los rasgos físicos del miedo, como el aumento de las frecuencias cardíaca y respiratoria, entre otros, resultan de la descarga aumentada de neuronas del sistema simpático47.

46 Crossman-Neary.Neuroanatomía.2007.3°Edición.P69. 47 Crossman-Neary.Neuroanatomía.2007.3°Edición.P43.

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LECTURA SELECCIONADA N° 2 Lecturas seleccionadas

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Bases biológicas del deterioro de la función cognitiva inducido por los tratamientos antineoplásicos Recordatorio

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Jaime Feliu1, Sonia López-Santiago2, Virginia Martínez-Marín1, Ana Belén Custodio1 y Juan Antonio Cruzado2 (1) Servicio de Oncología Médica Hospital Universitario La Paz. IdIPAZ. RETICC RD06/0020/1022. (2) Facultad de Psicología. Universidad Complutense de Madrid. Páginas 201-206 que se transcriben a continuación Resumen A menudo los pacientes que reciben tratamiento con quimioterapia y/o radioterapia presentan problemas de memoria y de atención. Se desconocen los mecanismos exactos por los que esto se produce, aunque se han propuesto diversas explicaciones. Tanto la quimioterapia como la radioterapia poseen una acción tóxica directa en el SNC, especialmente sobre las células progenitoras neurales y las de la glía, que son las responsables de mantener la neurogénesis del hipocampo y la integridad de la sustancia blanca. A ello cabe añadir el daño que pueden inducir los tratamientos en la vascularización cerebral, la alteración de la respuesta inmune mediada por citoquinas, y los cambios hormonales ya sean secundarios a la quimioterapia o a la propia hormonoterapia. La intensidad de estos efectos estaría modulada por diversos factores genéticos que influyen sobre la capacidad de reparación neuronal, la farmacodinamia y la actividad de los neurotransmisores. Introducción y magnitud del problema Los tratamientos antineoplásicos pue¬den causar, con frecuencia, efectos secundarios en el sistema nervioso central (SNC). Esta neurotoxicidad incluye una amplia variedad de manifestaciones que pueden ser agudas o tardías. Entre ellas se encuentran las complicaciones vasculares, las crisis convulsivas, las alteraciones psicológicas y el deterioro cognitivo. Actualmente, se admite que hasta el 75% de los pacientes con cáncer pueden experimentar una disminución de la función cognitiva (FC) durante o después del tratamiento antineoplásico(1). Esta alteración a menudo es transitoria, pero puede ser persistente (meses o años) en el 17-35% de los casos. Su aparición se ha asociado tan¬to con la radioterapia (RT) craneal como con la quimioterapia (QT), ya sea sistémica o intratecal, o con la propia hormonoterapia (HT). Se han acuñado términos como “chemobrain” o “chemofog” para referirse al deterioro de la memoria, capacidad de aprendizaje, concentración, razonamiento, atención, función ejecutiva y habilidades visuoespaciales que aparecen durante y después de finalizar la QT(2). Afortunadamente, en la mayoría de las ocasiones el deterioro es sutil y mejora tras finalizar el tratamiento. Sin embargo, pequeños déficit pueden afectar a la calidad de vida del paciente y a su rendimiento, tanto en el trabajo como en el hogar. Además, en un subgrupo de pacientes este deterioro puede ser importante y persistente. El procedimiento más utilizado para detectar el deterioro de la FC es la aplicación de diversos test neuropsicológicos. Sin embargo, no existe acuerdo sobre los dominios cognitivos que deben estudiarse y los test a utilizar(2). Existe un cierto consenso en que debería evaluarse la atención, la velocidad de procesamiento, la memoria, la capacidad de aprendizaje, el lenguaje, la percepción visual, la función ejecutiva y las habilidades constructivas, motoras y de recuperación(3). La Internacional Cognition and Cancer Task Force (ICCTF) recomienda utilizar, al menos, los siguientes test: Hopkins Verbal Learning Test–Revised (HVLT-R) para evaluar el lenguaje y el aprendizaje, el Trail Making Test (TMT) para estudiar la velocidad psicomotora y los aspectos de la función ejecutiva y el Controlled Oral Word Association (COWA) para medir la fluidez verbal, como reflejo de la función ejecutiva(4). Las pruebas de neuroimagen (RNM y PET) son capaces de detectar los cambios morfo-

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lógicos en el cerebro que se producen tras la administración de QT. Se ha descrito una disminución del volumen en estructuras cerebrales que están implicadas en la FC, como la corteza del lóbulo frontal, y una reducción tanto en la sustancia blanca como en la gris(2). La realización de RNM funcional mientras se realizaba una tarea que requería Recordatorio memoria, mostró que los pacientes que habían recibido QT tenían una disminución de la activación de áreas del lóbulo frontal medio. Por el contrario, los pacientes que se quejaban de una disminución de sus funciones cognitivas presentaban un aumento de la activación de otras áreas del lóbulo frontal y del parietal. Mediante PET se ha podido demostrar que los pacientes tratados con QT y que realizaban tareas que requerían memoria, presentaban una disminución del metabolismo en la corteza cerebral, cerebelo y ganglios basales (5). Igualmente, con técnicas de potenciales evocados, se pueden observar cambios en el electroencefalograma de pacientes tratados con dosis altas de QT. Concretamente se ha observado una reducción de la amplitud de P300 (se relaciona con la atención), y una actividad anormal de ondas alfa(6). Estas alteraciones detectadas por electroencefalograma y técnicas de imagen sugieren que la propia QT tiene un impacto en la función cognitiva que es in... Quimioterapia y deterioro cognitivo Se desconocen los mecanismos por los que se produce el deterioro cognitivo en pacientes con cáncer que reciben tratamientos con QT, aunque probablemente su etiología sea múltiple (figura 1). Entre los diversos factores implicados podemos destacar la toxicidad neurológica de los citostáticos (daño directo sobre las neuronas y/o tejidos adyacentes, modificación de los niveles de neurotransmisores, fenómenos oxidativos), las lesiones vasculares cerebrales, la respuesta inmune inflamatoria (citoquinas), las alteraciones hormonales, la predisposición genética, etc. (tabla 1). Tabla 1. Posibles mecanismos por los que los tratamientos antineoplásicos pueden alterar las funciones cognitivas •

Citotoxicidad directa

•

Stem-cell neurales

•

Progenitores de la glía

•

Reducción de los niveles de factores neurotróficos

•

Acortamiento de la longitud de los telómeros

•

Disminución de neurotransmisores

•

Estrés oxidativo

•

Predisposición genética

•

Sistemas de reparación neuronales poco eficientes

•

Mecanismos reparadores de ADN poco eficaces

•

Bomba de eflujo de fármacos

•

Alteraciones en los niveles de citoquinas

•

Lesiones vasculares

•

Cambios hormonales

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Figura 1. Posibles mecanismos por los que los tratamientos antineoplásicos pueden alterar las funciones cognitivas 1. Toxicidad neurológica inducida por los quimioterápicos Habitualmente se ha considerado que, salvo excepciones como el 5-fluorouracilo o el methotrexate, la mayoría de los citostáticos no atraviesan la barrera hematoencefálica. Sin embargo, sorprendentemente, casi todos estos fármacos pueden causar alguna toxicidad en el sistema nervioso central (SNC) (encefalopatía, toxicidad cerebelosa, ototoxicidad, leucoencefalopatía…). Con técnicas sofisticadas de medicina nuclear, se ha podido detectar la presencia de fármacos quimioterápicos radiomarcados en el SNC tras su administración sistémica (cisplatino, BCNU, pacli-taxel…). Aunque sus concentraciones son demasiado bajas como para producir un efecto antineoplásico, no se puede descartar que alcancen el nivel necesario para deteriorar la FC(7). La mayoría de los fármacos quimioterápicos pueden causar daño celular y roturas de las cadenas de ADN, ya sea directamente (alquilantes, antimetabolitos) o bien indirectamente, a través de mecanismos oxidativos que incluyen, entre otros, la liberación de radicales libres (antraciclinas). Todo ello conduce a la apoptosis celular. Tradicionalmente se considera que estos fármacos actúan preferentemente sobre las células que se dividen rápidamente, como es el caso de las células endoteliales y las de la glía, pero no sobre las neuronas. Estudios más recientes han demostrado que en los cerebros adultos de los mamíferos existen células madre neurales capaces de auto-renovarse y que dan lugar a neuronas, células de la astroglía y de la oligodendroglía. Todas estas células precursoras se denominan células neurales progenitoras. Una de las zonas donde se encuentran estas células progenitoras es el hipocampo. Actualmente se considera que el proceso de neurogénesis en la zona del hipocampo es fundamental para la correcta realización de algunas de las funciones de memoria y aprendizaje. Este proceso puede afectarse negativamente por la quimioterapia, la radioterapia, ciertos estados inflamatorios y por la liberación de glucocorticoides en situaciones de estrés (8). Se ha podido demostrar que las células más sensibles a la acción de la QT son las células progenitoras neurales y los oligodendrocitos maduros (células formadoras de mielina). Por el contrario, los astrocitos maduros y las neuronas son menos vulnerables. En diversos modelos animales se ha detectado una relación consistente entre la administración de quimioterapia y la alteración de algunos dominios cognitivos(9). Así por ejemplo, El 5FU y el MTX causan en ratones déficits agudos en ciertas funciones cognitivas que requieren la integridad del hipocampo y del lóbulo frontal(3). Más recientemente se ha señalado que el 5FU puede causar toxicidad en los oligodendrocitos y en las células progenitoras neurales. La supresión continuada de la proliferación de las células progenitoras se asoció con un aumento de la muerte celular. Además, también se detectó que podía inducir en el cerebro del ratón una inflamación aguda y daño vascular, lo que puede favorecer el desarrollo tardío de lesiones desmielinizantes, detectables a los 6 meses. Igualmente, la administración de cisplatino, carmustina y arabinósido de citosina puede producir un aumento de la muerte celular y una disminución de la división celular también en la zona subventricular, el girus dentado del hipocampo y el cuerpo

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calloso. Estos cambios se pudieron detectar con dosis inferiores a las necesarias para producir efectos antineoplásicos.

Por otra parte, se ha observado que las células proliferativas del girus dentado pueden Recordatorio evolucionar a neuronas involucradas en la memoria y el aprendizaje. Para ello se requiere la presencia de factores neurotróficos como el factor neurotrópico derivado del cerebro (BDNF). Recientemente se ha comunicado que la administración de 5FU puede reducir los niveles de BDNF y de neurotropina en el hipocampo, e interferir con la neurogénesis(11). Además, los quimioterápicos pueden modificar las funciones celulares de las células progenitoras neurales (10,12). Otro aspecto a considerar es que muchos citostáticos también alteran la sustancia blanca. Así por ejemplo, el MTX puede dañar las células progenitoras de la glía que se diferencian en oligodendrocitos y astrocitos, y que resultan críticos para la formación de la mielina y la integridad de la sustancia blanca. En este contexto adquieren una especial importancia los mecanismos de reparación del ADN. Se ha descrito que la disminución de la capacidad de reparar el daño del ADN mitocondrial se relaciona con un aumento de la apoptosis en los cultivos de células neurales(13). Alternativamente, también implicaría un bloqueo de la transcripción génica, lo que supone la pérdida de ciertas funciones celulares. Cabe especular con la posibilidad de que las alteraciones en los mecanismos reparadores del ADN puedan predisponer tanto a padecer un cáncer como a presentar cuadros neurodegenerativos(7). 2. Daño vascular Tanto la QT como la RT pueden lesionar los vasos sanguíneos, lo que reduce el flujo en los pequeños vasos del cerebro, ya sea por sus efectos directos, por el estrés oxidativo o por la formación de pequeños coágulos(7). Además, se ha descrito que la administración de MTX puede disminuir la densidad vascular en el hipocampo(14). 3. Citoquinas Las citoquinas pro-inflamatorias IL-1, IL-6 y TNFalfa atraviesan la barrera hema-toencefálica y pueden causar astenia, anorexia, disminución de la función cognitiva, etc.(15). Actualmente se considera que las citoquinas no sólo regulan la inflamación, sino que también pueden desempeñar un papel importante a nivel del SNC. Se ha escrito que intervienen en la modulación de la función de las neuronas y de las células de la glía, en la reparación neural y en el metabolismo de la dopamina y la serotonina(7). De hecho, en algunas enfermedades neurodegenerativas como la enfermedad de Parkinson, la enfermedad de Alzheimer, etc., se ha visto una desregulación de las citoquinas. Igualmente, la administración de tratamientos con IL-2 o interferón se ha asociado a depresión, astenia y deterioro cognitivo. Este último se manifestaba como disminución de la velocidad de procesamiento, función ejecutiva, habilidad espacial y del tiempo de reacción(16,17). Se ha propuesto una mutua influencia entre el cerebro y las citoquinas pro-inflamatorias periféricas y centrales (sistema inmune). Las citoquinas informan al cerebro de los daños y lesiones que sufre el organismo, comunicándose con él por diversos mecanismos. Al recibir esta información se desencadena una “respuesta de enfermedad” tanto a nivel psíquico (ej., variación en el patrón de sueño) como conductual (ej., reducción de actividad), que facilita el ahorro energético y permite al sistema inmune luchar contra los agentes infecciosos o dañinos para el organismo. Además, las citoquinas pueden influir en el humor, el sistema sensorial y la consolidación de la memoria. Así por ejemplo, en pacientes con tumores hematológicos se ha detectado una asociación entre los niveles elevados de IL-6 y una peor función ejecutiva. Por el contrario, las concentraciones altas de IL-8 se relacionaban con un mejor fun-cionamiento de la memoria(18). Mientras en las pacientes diagnosticadas de cáncer de mama se observó una cierta relación entre los niveles de citoquinas y la función cognitiva(19), en los enfermos con cáncer de colon esto no se pudo demostrar(20). Cabe destacar un estudio hecho en ratones expuestos a adriamicina en el que se observó que este fármaco producía un aumento de los niveles de TNFalfa en la corteza cerebral y el hipocampo, con una hiperactivación de la microglía, una inducción del estrés oxidativo, disfunción mitocondrial y un aumento de la muerte celular. Todo ello, a pesar de que no se detectó adriamicina en esos cerebros(21). Por otra parte, recientemente se ha

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UNIDAD IV: EL SISTEMA NERVIOSO

comunicado una relación entre el TNFr2 circulante y el deterioro de la función cognitiva en pacientes con cáncer de mama que habían recibido QT. Además, se observó una relación entre la elevación del TNFr2 en sangre y una disminución del metabolismo en la zona inferior izquierda del girus frontal, que incluía el área de Broca(22). sí pues, existen evidencias que sugieren que la QT puede aumentar los niveles de ciertas citoquinas(22,23) y que esta respuesta no es uniforme, sino que se elevan de forma diferente en función del tipo de QT empleada(24). Por todo ello, no se puede descartar que puedan jugar un papel importante en el deterioro cognitivo relacionado con la QT. De hecho, se ha sugerido que aunque la QT causa neurotoxicidad, la inflamación podría actuar de mediador reduciendo la transmisión neural(1) . Diagrama

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ACTIVIDAD N° 2 Autoevaluación

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TAREA ACADÉMICA Nº 2

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BIBLIOGRAFÍA DE LA UNIDAD IV

Campbell-Reece. (2007)Biología. Bogotá: Editorial Panamericana Ubicación: Biblioteca UCCI: 570/C24 – 2007. Recordatorio

Anotaciones

Clark David. (2007) El Cerebro y la Conducta: neuroanatomía para psicólogos. México: Manual Moderno. Ubicación: Biblioteca UCCI 612.8/C68 – 2007. Crossman A. (2007) Neuroanatomía texto y atlas color. España: El Sevier. Ubicación: Biblioteca UCCI: 611.8/C91 – 2007. Haines Duane y col. (2003)Principios de Neurociencia. España: El Sevier. Ubicación: Biblioteca UCCI: 611.8 / P86.

s

s

o

Desarrollo UNIDAD IV: EL Sistema Nervioso de contenidos

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BIOLOGÍA HUMANA Actividades Autoevaluación MANUAL AUTOFORMATIVO

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AUTOEVALUACIÓN DE LA UNIDAD IV

1. Une las columnas según la relación ÓRGANO – FUNCIÓN: Glosario

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1. Médula espinal

(

) Control de la hipófisis.

2. Cerebelo

(

) Estructura de la conciencia

3. Hipotálamo.

(

) Recibe los impulsos del exterior.

4. Nervios.

(

) Control de equilibrio y postura.

5. Cerebro

(

) Integra el arco reflejo.

El orden de la relación empezando de arriba es: a)1,3,2,5,4

b)2,3,1,5,4

c)3,5,4,2,1

d)5,3,4,1,2

e)4,1,2,5,3

2. Indica cual de las siguientes estructuras NO CORRESPONDE a la morfología del cerebro: a) Polo anterior b) Sustancia blanca c) Nervio craneal d) Ganglio Espinal e) Lóbulo frontal 3. Dentro del S.N.C. que parte regula el tono muscular, mantiene la vigilia y controla el despertar del sueño? a. El bulbo raquídeo b. El mesencéfalo c. El puente de Varolio d. La médula Espinal e. Los pares craneales 4. Cual de las siguientes NO es función del tallo encefálico? a) Origina los pares craneales b) Controla el equilibrio corporal c) Lugar de la decusasión piramidal d) Regula el tono muscular e) Conecta la médula con el cerebro 5. Dentro del S.N.C., qué estructura realiza la conducción de los impulsos sensitivos de los nervios al cerebro? a) El bulbo raquídeo b) El mesencéfalo

Bibliografía

113

ollo nidos

as nadas

torio

114

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Bibliografía

UNIDAD IV: EL SISTEMA NERVIOSO

c) El puente de Varolio d) La médula Espinal Anotaciones

e) Los pares craneales 6. Relaciona ÓRGANO – FUNCIÓN: 1. Envuelve, protege y rodea el S.N.C.: _________________________________ 2. Origina los pares craneales: ______________________________________ 3. Su lesión provoca una enfermedad llamada ataxia: _____________________ a)

Meninges - tronco encefalico – cerebelo .

b)

Meninges – cerebro –ganglios.

c)

Tronco encefálico – cerebro – médula.

d)

Cerebelo – tronco encefalico –meninges.

e)

Cerebelo – cerebro – médula .

7. Indica cual de las siguientes estructuras NO CORRESPONDE a la morfología de la Medula Espinal: a. Rama ventral b. Raíz dorsal c. Nervio craneal d. Ganglio Espinal e. Duramadre 8. Cual de las siguientes alternativas ilustra la interacción entre la función del sistema nervioso y el endocrino? i.

La secreción de adrenalina

ii. La producción de hormonas por el hipotálamo iii. El efecto de las hormonas de las gónadas en el hipotálamo iv. El efecto del yodo en la tiroides a) i – ii

b) iii – iv

c) iv – I

d) ii – iii

e)i – iv

9. Cual de las siguientes estructuras NO PERTENECE al cerebro? a) Tálamo b) Hipotálamo c) El área de Broca d) El lóbulo prefrontal e) Los ventrículos laterales

10. Dentro del S.N.C. que parte contiene las pirámides bulbares, lugar de la decusasión? a) El bulbo raquídeo b) El mesencéfalo

Desarrollo UNIDAD IV: EL Sistema Nervioso de contenidos

c) El puente de Varolio

BIOLOGÍA HUMANA Actividades Autoevaluación MANUAL AUTOFORMATIVO

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d) La médula Espinal e) Los pares craneales

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ANEXO

Recordatorio

•

•

•

anexo: CLAVES DE LAS AUTOEVALUACIONES Anotaciones

Autoevaluación de la unidad I

PREGUNTA

RESPUESTA

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

C D C A D B E C A A

Autoevaluación de la unidad II

PREGUNTA

RESPUESTA

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

A A C D A B A E B C

Autoevaluación y control de lectura de la unidad III

N° DE PREGUNTA

RESPUESTA EN AUTOEVALUACIÓN

RESPUESTA EN CL

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

D E E D C C A B D A

C A B C B E C E C A

Desarrollo ANEXO de contenidos

•

Autoevaluación de la Unidad IV

PREGUNTA

RESPUESTA

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

C D B B E A C A E A

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