1. La célula Es la unidad estructural y funcional de los seres vivos. Se clasifican en dos tipos: Procariontes No tienen núcleo ADN en el citoplasma No tienen organelos membranosos Pertenecen microorganismos unicelulares.
Eucariontes Tienen núcleo ADN en el núcleo Tienen organelos membranosos Hay animales y vegetales
A pesar de las diferencias entre células vegetales y animales, se distinguen tres partes fundamentales: 1. Membrana Plasmática: constituye el límite de la célula, define el medio interno celular. Está formada por una bicapa lipídica (fosfolípidos) que le otorga un carácter hidrofóbico. S e encuentran insertas diferentes proteínas, algunas de las cuales actúan como bombas o canales para el transporte de sustancias hacia dentro y fuera de las células, actúa como una barrera semipermeable porque regula el flujo de sustancias en ambas direcciones. 2. Núcleo: Es el organelo más notorio en las células y está separado del citoplasma por una envoltura formada por una membrana doble que posee poros para la comunicación entre el contenido nuclear y el citosol. Citoplasma: contenido celular exceptuando el núcleo y en él encontramos organelos: Complejo de golgi Retículo endoplasmatico
Sistema de sacos aplanados que qu e modifican, seleccionan y empaquetan las macromoléculas para la secrecion o exportación de otros organelos. Está al lado del núcleo y se divide en dos RE rugoso: asociado a ribosomas (síntesis de proteínas) RE liso: carece de ribosomas y su función se centra en el metabolismo de los lípidos. Le dan energía a las células eucariotas, utilizan la energía obtenida combinando oxigeno con moléculas nutritivas para formar ATP. Tienen membrana y contienen enzimas. Lisosomas: contienen enzimas hidroliticas dedicadas a las digestiones intracelulares. intr acelulares. Peroxisomas: contienen enzimas oxidativas que degradan lípidos intracelulares Organelos especiales de la célula vegetal Rodeados de membrana doble y en su interior contienen clorofila. Un elaborado sistema de membrana en el interior contiene el aparato fotosintético Vesícula muy grande limitada por una membrana que puede ocupar hasta el 90% de la célula. Actúa como regulación de la presión osmótica y la digestión intracelular Rodea la célula vegetal, formada por fibrillas de celulosa, su función es de sostén y protección de la célula.
mitocondrias Lisosomas y peroxisomas Cloroplastos vacuola Pared celular
2. Transporte Transporte pasivo: Se trata de un proceso que no requiere r equiere energía, las moléculas se desplazan a favor del gradiente, desde una zona de concentración de solutos elevada a otra más baja. Transporte activo: ocurre en contra del gradiente de concentración y, por lo tanto, necesita aporte energético (ATP). Las proteínas transportadoras que intervienen se llaman "bombas". Osmosis: El transporte de agua a través de la membrana plasmática. El agua se desplaza libremente por la membrana plasmática, pero este movimiento está determinado por la presión osmótica, que es producida por la diferencia de concentraciones de soluto a ambos lados de la membrana. El solvente fluye de la zona de menor concentración de soluto (solución hipotónica) hacia la de mayor concentración de soluto (solución hipertónica).
Membrana plasmática:
3. Sistema digestivo Las principales funciones del sistema digestivo corresponden a la digestión de los ali mentos y a la absorción de los nutrientes, ingresándolos al torrente sanguíneo y llevándolos de esta manera a las células del cuerpo. Existen diferentes mecanismos que van a contribuir a este pr oceso: 1. Motilidad: movimientos de la pared del tubo digestivo que permiten mezclar y hacer avanzar el contenido por el tubo digestivo. 2. Secreción: secreción de agua y sustancias hacia el tracto gastrointestinal por parte de las glándulas asociadas (glándulas salivales y gástricas, páncreas exocrino e hígado). 3. Digestión: proceso por el cual los alimentos son ingeridos y las moléculas de mayor tamaño son degradadas a menor tamaño para ser absorbidas por el aparato digestivo. 4. Absorción: proceso por el cual las moléculas degradadas son absorbidas por el tracto digestivo y pasan al torrente sanguíneo. El sistema digestivo consta del tracto gastrointestinal y de ciertos órganos glandulares: Segmento Boca
Glándulas asociadas Salivales Parótidas Submaxilares Sublinguales
Esófago
Estomago
Gástricas
Proceso El alimento es mezclado con la mucina, componente de la saliva que lubrica y facilita la deglución del alimento. La saliva también posee una función digestiva porque contiene amilasa salival, enzima que degrada el almidón en oligosacaridos más pequeños. La mezcla del alimento con la saliva forma el bolo alimenticio. Cuando el bolo alimenticio llega al esófago (por medio de un proceso llamado deglución que inicialmente ocurre en forma voluntaria), este se desplaza hacia el estomago por medio de la contracción de los músculos. A esto se le denomina peristaltismo y recorre el esófago en dirección al estomago. Permite mezclar el bolo con el jugo gástrico, formado por: Mucus: secreción viscosa secretada por las células epiteliales de la superficie del estomago, es alcalina para proteger al epitelio de las lesiones mecánicas y acidas del estomago. Pepsina: grupo de proteasas secretadas por las células principales de las glándulas gástricas, se secretan en forma inactiva de pepsinogenos, los que se activan al convertirse en pepsinas gracias a la acción del acido gástrico. Digieren hasta el 20% de las proteínas de una comida. Acido gástrico: secretado por las células parietales de las glándulas gástricas, formado por el acido clorhídrico, responsable de convertir los pepsinogenos en pepsinas activas. Factor intrínseco: glucoproteina secretada por las células parietales del estomago, permite la absorción de la vitamina B12. Es esencial para la vida huma na ya que participa en la maduración de glóbulos rojos. En el intestino se produce la mayor digestión, especialmente en el duodeno y yeyuno
Intestino
Páncreas
delgado: Duodeno Yeyuno Íleon
Hígado
Intestino grueso: Colon Ascendente Transverso Descendente
(mayor cantidad de agua). El alimento se que llega al intestino se mezcla con secreciones del páncreas y el hígado, las que desembocan en el duodeno. El páncreas posee funciones exocrinas y endocrinas: Secreción exocrina: formada por una solución acuosa rica en bicarbonato que neutraliza el contenido acido del duodeno y una solución enzimática que tiene 3 enzimas: tripsina, amilasa pancreática y lipasa pancreática, que permiten digerir las proteínas, carbohidratos y lípidos, respectivamente. Como resultado se obtienen moléculas pequeñas fáciles de absorber por el intestino. Hígado: secreta la bilis que almacena la vesícula biliar, y contiene ácidos biliares (mayor componente de la bilis) y un liquido rico en bicarbonato. Los ácidos biliares son sintetizados a partir del colesterol y su función es emulsificar los lípidos y aumentar la superficie de exposición a las lipasas pancreáticas, facilitando su posterior absorción. El duodeno y yeyuno son los mayores lugares de absorción de los carbohidratos en forma monosacarida (glucosa, galactosa y fructosa). Las proteínas, en forma de pequeños péptidos y aminoácidos, son absorbidas casi totalmente en el yeyuno. Los lípidos degradados a ácidos grasos y monogliceridos también son absorbidos en los segmentos iniciales del intestino delgado (duodeno y yeyuno). El colon recibe diariamente entre 500 y 1500 mL de quimo desde el íleon. Aquí se absorbe agua pero en menor cantidad que en el intestino delgado. El contenido avanza gracias a las contracciones que se producen en el colon.
4. Sistema respiratorio Moco: lo produce la capa de células epiteliales, humedece el aire e impide que las delicadas paredes alveolares se sequen, a la vez que atrapa a las partículas que se inhalan. También existen células ciliadas, que poseen movimientos ondulatorios. Estos movimientos hacen que el moco fluya lentamente hacia la laringe. Luego el moco y las partículas que lleva atrapadas son deglutidas o expulsadas al exterior por medio de la tos. La respiración es posible gracias a que la cavidad torácica está cerrada, de modo que el aire solamente puede entrar por la tráquea. En este proceso podemos distinguir dos fases: inspiración y expiración. Cuando el aire entra en los pulmones, circula por los bronquios y luego por las divisiones repetidas de los bronquiolos, que dan lugar a los bronquiolos terminales o respiratorios, estos se abren en el conducto alveolar, del cual derivan los sacos alveolares. La pared de cada conducto alveolar y de los sacos alveolares están formadas por varias unidades llamadas alvéolos, estos están revestidos por una monocapa muy delgada de células epiteliales y poseen una alta irrigación sanguínea, lo que permite que los gases se difundan libremente a través de la pared de los alvéolos hacia los capilares alveolares, en donde los glóbulos rojos serán los encargados de transportar el oxígeno hasta las células. El CO2 hace el camino inverso pasando desde los capilares alveolares hacia el ambiente.
5. Sistema excretor Una vez que los alimentos son digeridos por el sistema digestivo y absorbidos y transportados hacia el sistema circulatorio para ser utilizados por las células, se generan productos de desecho que son eliminados mediante la formación de la orina, cuyos principales componentes son: agua, electrolitos, urea, ácido úrico y productos finales del metabolismo de la hemoglobina y metabolitos de hormonas. Para realizar la función excretora, el sistema renal cuenta con una serie de estructuras
Riñones: Órganos secretores donde se elabora la orina. Uréteres: Conductos colectores que recogen la orina a la salida del riñón. Vejiga: Órgano receptor de la orina. or ina. Uretra: Conducto secretor que vierte la orina al exterior.
En el riñón podemos distinguir tres segmentos: 1. La corteza y la médula están formadas por nefrones, que son la unidad funcional de los riñones y que permiten la formación de la orina. 2. La pelvis corresponde a un segmento expandido del uréter y que recibe la orina ya formada. Por medio de la arteria renal, que se ramifica en pequeños capilares, la sangre entra al riñón para ser purificada y luego retorna al sistema circulatorio por medio de la vena renal. El riñón realiza sus funciones por mecanismos: filtración glomerular, reabsorción tubular, secreción y excreción a través de la orina.
Recordemos que son las arteriolas aferentes (entran) y eferentes (salen) las que se encargan de llevar los desechos y otros materiales a los túbulos para su excreción, regresar los materiales reabsorbidos por el riñón o ahí sintetizados a la circulación sistémica y llevar el oxígeno y otros substratos metabólicos al nefrón. a) Filtración glomerular: El proceso de excreción comienza en el corpúsculo renal formado por capilares sanguíneos y por la cápsula de Bowman. El glomérulo, formado por una red capilar porosa, actúa como un filtro del plasma. La separación se basa en la estr uctura molecular (tamaño, carga eléctrica neta y forma). Los glomérulos pueden filtrar 125ml/min (180 L diarios). b) Reabsorción tubular: se produce en todo el sistema tubular del nefrón (túbulo proximal, asa de Henle y túbulo distal), es más activa en el túbulo proximal. Permite conservar sustancias, como el agua, glucosa, aminoácidos, vitaminas, etc. Y Na+ y Cl-, pasando a la sangre nuevamente. c) Secreción: La secreción de sustancias al líquido tubular sirve para eliminar del organismo diversos iones o sustancias químicas como antibióticos. d) Excreción de la orina: Una vez ocurridos los procesos anteriores, la or ina, compuesta principalmente de urea, amonio, sodio, potasio, cloro, calcio, magnesio, entre otros iones, llega a los túbulos colectores para su excreción.
6. Biología humana y salud: (I) Podemos distinguir dos grupos de enfermedades nutricionales. a) Enfermedades carenciales, por déficit: Desnutrición: asociada principalmente a problemas de tipo socio-económico siendo el grupo más afectado los niños menores de 6 años. b) Enfermedades por exceso: obesidad: ligada a problemas en los hábitos de consumo, principalmente con el consumo excesivo de grasas y azúcares. La presencia de obesidad aumenta con la edad, especialmente en las mujeres. Muchas veces aparecen enfermedades cardiovasculares asociadas a la mala alimentación.
La anorexia y la bulimia son enfermedades de tipo psicológico que provocan trastornos en las conductas alimenticias. Son enfermedades muy graves que se extienden rápidamente entre los adolescentes. El grupo más afectado son los jóvenes entre 14 y 24 años. Por un lado, las personas anoréxicas suelen ser perfeccionistas, con un nivel intelectual elevado, excesivo autocontrol y tendientes a huir de los conflictos. Por el otro lado, las bulímicas suelen ser más impulsivas, intolerantes y con un mayor grado de frustración. Tabaquismo: es una enfermedad adictiva crónica que en más del 80% de los casos se inicia antes de los 18 años de edad. Debido a las consecuencias en la salud humana, tales como enfermedades cardiovasculares, respiratorias y tumorales, el tabaquismo llega a causar la muerte de más del 50% de los fumadores. Sus constituyentes pueden ser divididos en cuatro categorías principales: alquitrán, nicotina, monóxido de carbono e irritantes. El alquitrán y los irritantes son los que pueden provocar cáncer de pulmón, bronquitis crónica y enfisema.
La nicotina, presenta las mismas características que cualquier droga: dependencia física, psicológica y síndrome de abstinencia. Afecta principalmente al sistema cardiovascular. En Chile cerca del 40% de los jóvenes encuestados fuma habitualmente, constituyéndose en el país con más alta incidencia de tabaquismo entre los adolescentes de 13 a 15 años de edad. Consecuencias del tabaco: Sistema respiratorio Bronquitis crónica: inflamación del árbol bronquial, destruye los cilios del epitelio respiratorio (tejido fino que recubre las vías respiratorias), aumentando la probabilidad de catarro, infecciones crónicas y cáncer. Enfisema pulmonar: corresponde al debilitamiento, dilatación o destrucción de los alvéolos pulmonares. Catarro: se produce una constante secreción debido a la inflamación de las mucosas de la nariz, faringe, laringe o bronquios. Cáncer al pulmón: se produce por la formación de un tumor que puede ser benigno -crece lentamente y no se introduce en los tejidos- o maligno -crece rápidamente y se disemina en los tejidos vecinos-.
Sistema cardiovascular Arritmia: alteración al ritmo cardiaco. Taquicardia: aumento de la frecuencia de los latidos cardiacos (corazón). Trombosis: formación de coágulos en el interior de los vasos sanguíneos. Infarto al miocardio (corazón): los vasos sanguíneos que nutr en al corazón se obstruyen, y esto determina la destrucción de las células del corazón.
Sistema nervioso Insomnio (dificultad para dormir). Cefalea (dolor de cabeza). Disminución de la tensión. Relajación: en particular en situaciones de estrés.
Alcoholismo: trastorno conductual crónico que se manifiesta por la ingesta repetida y excesiva de alcohol respecto de las normas dietéticas y sociales de una comunidad.
De acuerdo al grado de consumo de alcohol, podemos clasificar a las personas en: a) Abstinente: el que nunca bebe. b) Bebedor excepcional: bebe ocasionalmente en cantidad limitada y en situaciones muy especiales. c) Bebedor social: ingiere alcohol sin que transgreda las normas sociales. d) Bebedor moderado: consume alcohol hasta tres veces por semana y en cantidades moderadas. Presenta menos de 12 estados de embriaguez ligera al año.
e) Dependiente alcohólico sin complicaciones: hay dependencia física manifestada por la aparición de temblores severos, nerviosidad, insomnio, cefalea y sudoración en períodos de abstinencia. f) Dependiente alcohólico complicado: además de los síntomas del caso anterior, presenta cirrosis hepática, cardiopatías, gastritis. g) Dependiente alcohólico complicado en fase final: hay un deterioro físico y psíquico notable, que afecta a su comportamiento social. Aparecen cuadros severos de desnutrición y convulsiones ocasionales. El alcohol es una sustancia soluble en agua y al momento de ingerirse circula libremente por células y tejidos, afectando principalmente al hígado. Ahí, la oxidación del alcohol hace que se utilicen sustancias que existen en forma limitada y son indispensables para el metabo lismo de las grasas. El consumo excesivo de alcohol provoca:
Alteraciones en el metabolismo de los lípidos y las células se llenan de grasa ( hígado graso). A largo plazo puede generar cirrosis hepática. Irritación del tracto gastrointestinal y erosión del revestimiento del estó mago, causando náuseas y vómitos e incluso sangrado. Disminuye la absorción intestinal de glucosa, aminoácidos, calcio, y vitamina B12, provocando deficiencias nutricionales debido al consumo prolongado. Aumenta el riesgo de cáncer de faringe, esófago y estómago en aproximadamente un 15%. Durante el embarazo, la ingesta de alcohol afecta al desarrollo embrionario y fetal, traduciéndose en defectos congénitos en el recién nacido.
(II) La diabetes Mellitus de tipo I se caracteriza porq ue se presenta a edad temprana y tiene relación con una disminución de las células beta del páncreas, productoras de insulina. Por esta r azón, los pacientes tienen dificultades para regular su glicemia y deben aplicarse insulina periódicamente de forma exógena. Los diabéticos tipo II producen la hormona, pero sus células blanco presentan incapacidad para captar la insulina o resistencia a ésta. La enfermedad se desarrolla en for ma gradual y es común en personas con exceso de peso y las mayores a 40 años. Puede tratarse con una dieta adecuada, ejercicio y disminución de peso. En casos más graves, debe tratarse con hipoglucemiantes que estimulen la secreción de insulina, promoviendo la acción de ésta.
(III) Estrés Podemos definir como estrés aquella condición que se presenta cuando ―las demandas ambientales
abruman a un organismo o sobrepasan su capacidad de adaptación, lo que da por resultado cambios psicológicos o biológicos que pueden poner a la persona en riesgo de contraer enfermedades‖ El estrés involucra tres ámbitos:
Ambiental: que involucra aquellas demandas (por
ejemplo laborales), factores o acontecimientos del ambiente que sean estresantes (por ejemplo, ruido excesivo). Psicológico: que implica la percepción que tiene el individuo de aquellos factores ambientales estresantes. Biológico: que involucra un aumento excesivo de la actividad del eje hipotalámico-hipofisiarioadrenal (HHA).
Existen dos tipos principales de estrés:
Agudo: Es el producto de una agresión intensa, física o emocional, que ocurre en un momento determinado y que debido a la intensidad, provoca una respuesta también intensa, rápida y muchas veces violenta. Ejemplos de estrés agudo pueden ser un accidente de tránsito o la muerte de un familiar. Crónico: Su principal característica es que se produce en forma prolongada en el tiempo. Debido a la permanencia constante del agente estresor, se llega a sobrepasar el umbral de resistencia, como, por ejemplo, cuando el organismo se encuentra sobreestimulado, provocando cambios sostenidos en el cuerpo. Ejemplos de causas crónicas son los problemas laborales, problemas de pareja, problemas de relación interpersonal y otros. IV) Grupos sanguíneos: Existen cuatro tipos de grupos sanguíneos:
GRUPO A: es aquel tipo de sangre cuyos glóbulos rojos
tienen el antígeno A y en cuyo plasma
encontramos el anticuerpo Anti-B. GRUPO B: sus glóbulos rojos tienen el antígeno B y su plasma los anticuerpos Anti-A. GRUPO AB: los glóbulos rojos tienen los dos tipos de antígenos: A y B; pero el plasma no tiene ningún anticuerpo. GRUPO O: en este grupo sanguíneo los glóbulos no tienen antígenos, pero el plasma tiene los anticuerpos Anti-A y Anti-B.
Rechazo inmune
Al final del embarazo y especialmente durante el parto, la sangre del recién nacido puede pasar a la circulación sanguínea de la madre. Si hay diferencias en los antígenos de grupo sanguíneo entre la madre y el hijo, los hematíes del hijo serán reconocidos como extraños por la madre, estimulándose la producción de anticuerpos con la intención de destruir las células extrañas. Esto da lugar a la Enfermedad Hemolítica del Recién Nacido (EHRN), que puede estar originada por diferentes tipos de reacciones; la más grave es la producida por la incompatibilidad Rh (el Rh es otra proteína que puede o no estar presente en la superficie de los glóbulos rojos). Esta reacción se presenta con mayor frecuencia cuando una madre con sangre factor Rh negativo concibe un bebé con un padre Rh positivo. Cuando el factor Rh del bebé es positivo, al igual que el del padre, pueden presentarse problemas si los glóbulos rojos del bebé llegan a la madre, que es factor Rh negativo. Alteraciones de los mecanismos defensivos por factores ambientales y enfermedades
Enfermedades autoinmunes Por lo general, el sistema inmune puede distinguir entre lo propio y lo no propio. No obstante, este reconocimiento ocasionalmente falla y el sistema inmune ataca a las células del cuerpo dando lugar a una patología conocida como enfermedad autoinmune. En algunas de las enfermedades, el proceso es mediado por la producción de "autoanticuerpos" que reconocen proteínas de la superficie celular. En otras ocasiones, la enfermedad autoinmune está mediada por linfocitos T autorreactivos. El tratamiento médico de estas patologías tiende a controlar la respuesta inmune de manera general, por lo que se utilizan drogas antiinflamatorias o inmunosupresoras. Alergias A veces, el sistema inmune reacciona frente a sustancias aparentemente inofensivas. En otros individuos , la respuesta es de tal magnitud que resulta negativa para el organismo; se la ha denominado reacción de hipersensibilidad o alergia. En un primer contacto con el antígeno (o alérgeno), no se manifiesta ningún tipo de reacción pero, tras una segunda exposición a ese antígeno, se pone de manifiesto una reacción inflamatoria rápida, que puede provocar desde pequeñas molestias hasta graves problemas al paciente. SIDA Existe un grupo heterogéneo de enfermedades que surgen como consecuencia a defectos del sistema inmune, denominadas inmunodeficiencias. Las personas con el síndrome de inmunodeficiencia adquirida (SIDA) tienden a padecer infecciones en forma repetida. El SIDA fue identificado en 1981. En tres años se aisló y caracterizó al virus responsable. Desde entonces, s us efectos principales sobre el sistema inmune han sido determinados, se han identificado sus posibles orígenes y se han constatado sus modos de transmisión. El virus del SIDA ingresa al organismo a través de la sangre, el semen y los fluidos vaginales y una vez incorporado ataca el sistema inmunológico. Este sistema está constituido por un conjunto de componentes que incluyen células, anticuerpos y sustancias circulantes que enfrente a todo elemento que sea reconocido como ajeno o extraño. Esto sucede, especialmente con los agentes infecciosos como bacterias, hongos, virus y parásitos. Frente a la presencia de agentes infecciosos el sistema inmunológico moviliza para defenderse células llamadas linfocitos. Los linfocitos T4 (colaboradores), al ser invadidos por el virus VIH pierden su capacidad para reconocer y enfrentar a los agentes extraños, los que aprovechan la oportunidad de esta caída de la vigilancia inmunológica para proliferar. Para multiplicarse, el virus pone en funcionamiento un mecanismo específico de los retrovirus por el cual copia su genoma (conjunto de información genética de un ser vivo) de ARN, en el ADN de la célula. La presencia del virus estimula la actividad reproductiva de los linfocitos pero, dado que tienen copiado el genoma del VIH, en vez de reproducirse, multiplican células virales.
7. Organismo y ambiente (I) Fotosíntesis: La energía ingresa a los ecosistemas en forma de luz solar, la cual es capturada y utilizada por los productores durante la fotosíntesis, utilizan esta energía para elaborar los alimentos que posteriormente serán empleados por otros organismos para sobrevivir, estableciendo relaciones de dependencia entre los distintos organismos. Uno de los factores más importantes que influye en la fotosí ntesis es la concentración de CO2 atmosférico, pues concentraciones bajas o muy altas de CO2 limitan el proceso fotosintético. La luz solar también es un factor importante en la tasa fotosi ntética. Otro factor es la disponibilidad de agua, esencial para que se lleve a cabo la fotosíntesis, ya que participa en el sistema encargado de captar la energía solar para más tarde generar materia orgánica. La temperatura es otro factor que afecta a la tasa fotosintética.
(II) Efectos ambientales La mayor parte de la energía que usamos procede de los recursos naturales de nuestro planeta, lo que puede originar serios problemas cuando se obtiene de recursos no renovables; es decir, de recursos que una vez agotados no pueden ser regenerados en lo absoluto, o aquellos para los que s e requieren lapsos de tiempo de muchísimas generaciones humanas para que se renueven. La acción del ser humano sobre el ecosistema, con el fin de obtener energía, suele provocar alteraciones en la biodiversidad. Estas alteraciones pueden suceder en la variedad de organismos y ecosistemas en que estos viven, incluyendo el número de especies distintas, la variedad genética dentro de cada una de ellas, y la variedad de interacciones dentro de ecosistemas y entre ellos. Aunque el crecimiento no destruya inmediatamente un ecosistema, la construcción de carreteras, cercos o viviendas, puede obstruir o interrumpir los esquemas de la vida silvestre, creando así fragmentación ecológica y desequilibrio, que tienen un efecto durante un período de tiempo mayor. A pes ar de que el ambiente es capaz de adaptarse a las circunstancias naturales cambiantes, su modificación por el desarrollo humano dificulta la recuperación del ambiente, tomando a menudo décadas, en el mejor de los casos, para recuperar su equilibrio. Las principales actividades humanas que causan pérdida de la biodiversidad son:
Alteración y destrucción de ecosistemas. Debido a la gran diversidad existente en la selva tropical, este es uno de los ecosistemas más vulnerables a la creciente intervención humana, la cual está dirigida a obtener madera, suelos agrícolas y terrenos habitables. La deforestación constituye la principal causa de destrucción de las áreas naturales y, junto a la alta vulnerabilidad de las especies, combinada a la rápida pérdida o degradación de sus hábitats, favorece en numerosos casos su proceso de extinción. Prácticas agrícolas. Ciertas prácticas agrícolas pueden afectar la diversidad cuando se descuida minimizar sus efectos. En primer lugar, la agricultura causa un gran impacto al convertir ecosistemas diversos en tierras de cultivo. Por otro lado, los pesticidas pueden envenenar a muchos organismos además de crear su acción. Finalmente, los monocultivos introducen una uniformidad tan grande en extensas áreas que reducen enormemente la diversidad. Caza, exterminio y explotación de animales. La caza de ciertos animales considerados como una amenaza para el ganado, ha llevado a ciertas especies hasta su exterminio. La caza indiscriminada también ha tenido los mismos efectos. En la act ualidad, el comercio de algunos animales exóticos, la captura de otros con supuestas propiedades curativas (especialmente
apreciadas en la farmacopea china) y el turismo masivo, entre otros factores, amenazan a distintas especies. Introducción de especies nuevas. Ya sea para actuar contra plagas o por causas involuntarias, como el desplazamiento y el transporte de mercancías, el ser humano actúa como un gran introductor de especies nuevas en ecosistemas en los que, hasta entonces, no existían. Esto es especialmente peligroso en lugares como las islas y los lagos antiguos, que s uelen ser ricos en especies endémicas, porque son lugares en los que la evolución se ha producido con muy poco intercambio con las zonas vecinas debido a las evidentes dificultades geográficas. Contaminación de aguas y atmósfera. La contaminación local tiene efectos pequeños en la destrucción de especies, pero las formas de contaminación más generales, como el calentamiento global, pueden tener efectos muy dañinos.
La meta del manejo de la biodiversidad es lograr el equilibrio ó ptimo entre la conservación de la diversidad natural y el avance sustentable de la vida humana. Por ello, el objetivo de las estrategias es mantener un máximo de biodiversidad, para lo cual es necesario conjugar los beneficios de la conservación de la biodiversidad con los intereses de las personas. El manejo de la biodiversidad es por ello un esfuerzo abocado a: proteger y utilizar suste ntablemente la biodiversidad y los recursos biológicos, asegurando una distrib ución equitativa y adecuada de los beneficios generados por ella. En lo posible evitar la destrucción, degradación o conversión de hábitats y ecosistemas. Desarrollar instituciones (humanas, de infraestructura, financieras) adecuadas para establecer áreas protegidas en las que se mantengan las funciones y procesos de un ecosistema.
(III) Interacciones entre organismos Depredación En la depredación, un individuo de una especie, llamado el depredador, se come la totalidad o parte de un individuo de otra especie, llamado la presa. La depredación es una poderosa fuerza en una comunidad. La relación entre depredador y presa influye en el tamaño de la población y afecta en dónde y cómo vive cada especie. Todos los heterótrofos son depredadores o parásitos o ambos. Competencia La competencia interespecífica es un tipo de interacción en el que dos o más especies usan el mismo recurso limitado. Si dos poblaciones compiten para un recurso, el resultado puede ser una reducción en el número de especies o la eliminación de uno de los dos competidores. Más a menudo, una especie será capaz de utilizar un recurso de forma más eficaz que otra. Como resultado, habrá menos recurso disponible para las otras especies. Exclusión Competitiva Los ecólogos usan el principio de exclusión competitiva para describir situaciones, en el que una especie es eliminada de una comunidad debido a la competencia para el mismo recurso limitado. La exclusión competitiva puede resultar cuando una especie utiliza un recurso limitado de manera más eficiente que otras especies.
El hombre como un organismo fuertemente interactuante en el mundo biológico En la interacción del hombre con el ambiente muchas veces se producen problemas ambientales, los cuales pueden ser de dos tipos: 1. Los originados por un inadecuado manejo de los recursos naturales: La población mundial ha ido en constante aumento, produciéndose, además, un incremento en sus necesidades. Para cubrirlas, el hombre debe ocupar los recursos naturales. Sin embargo, si el c onsumo de estos no está en equilibrio con su capacidad de recuperación, se produce una sobreexplotación, en la cual desaparecen tantos
individuos que la población no puede mantenerse por sí sola. Entre las consecuencias de la sobreexplotación podemos mencionar:
la deforestación. la desertificación. la pérdida de biodiversidad. la escasez de agua potable.
2. Los originados por la contaminación:
Biológica: se presenta cuando encontramos en el ecosistema seres vivos (generalmente microorganismos) ajenos a él o en concentraciones superiores a las nor males y que puedan llegar a causar algún daño al ecosistema o a la salud humana. Química: se presenta cuando en el ecosistema existen sustancias químicas ajenas a él o que se encuentran en concentraciones superiores a las normales y pueden llegar a causar algún daño en el ecosistema o en la salud humana. Física: se presenta cuando en un ecosistema hay presencia de una energía (generalmente calor y ruido) ajena a él o en concentraciones superiores que puedan llegar a ocasionar cambios en el ecosistema o daños a la salud humana.
Poblaciones y comunidades Una de las características de las poblaciones es su densidad, la cual puede aumentar o disminuir por parámetros o variables como natalidad, mortalidad, inmigración o emigración. Sin embargo, el tamaño de las poblaciones de seres vivos se mantiene en equilibrio, oscilando ampliamente en torno a un valor medio. El crecimiento de una población bajo condiciones ideales del ambiente, es decir, sin factores limitantes corresponde a un crecimiento exponencial (curva en J), el cual comienza inicialmente en forma lenta, haciéndose luego más y más rápido. Este tipo de crecimiento lo presentan organismos reconocidos como estrategas ―r‖, cuyas poblaciones mantienen un crecimiento expon encial hasta desaparecer bruscamente cuando las condiciones cambian, se caracterizan por ser organismos pequeños, de corto ciclo de vida, con gran cantidad de descendencia y poco cuidado de sus crías.
Crecimiento exponencial de las poblaciones En la naturaleza el tipo de crecimiento exponencial no es el más frecuente, pues las poblaciones no crecen indefinidamente debido a que la resistencia ambiental se opone a la expresión del potencial biológico de una población (capacidad de una población para aumentar su densidad). El ritmo de crecimiento en estas poblaciones decrece a medida que aumenta la densidad de población y se aproxima a un valor máximo denominado ― capacidad de carga‖ (K), para el cual el crecimiento se hace 0. En estas condiciones las poblaciones presentan un crecimiento logístico (curva en S): primero la población crece en forma lenta, luego el crecimiento es acelerado y finalmente se desacelera. Este tipo de crecimiento suelen presentarlo organismos r econocidos como estrategas ―K‖, que se caracterizan por ser de tamaño grande, ciclo de vida largo, reproducción tardía y cuidado de sus crías.
Crecimiento poblacional que incorpora resistencia ambiental.
Sucesión ecológica como expresión de la dinámica de la comunidad Las comunidades biológicas presentan estructuras características (biomas) en cualquier parte del mundo (desierto, sabana, selva, etc.). Una comunidad no surge de forma repentina, sino gradualmente. Este proceso se conoce como sucesión ecológica, que es el reemplazo de algunos elementos del ecosistema por otros en el transcurso del tiempo. Así, una determinada área es colonizada por especies vegetales cada vez más complejas. Si el medio lo permite, la aparición de musgos y l íquenes es sucedida por pastos, luego por arbustos y finalmente por árboles. Podemos distinguir dos tipos de sucesión ecológica:
Primaria: se inicia con organismos que colonizan lugares en los que antes de s u llegada no existía suelo vegetal. Este tipo de proceso puede durar miles de años. Secundaria: ocurre por la destrucción de una comunidad por el efecto de incendios o sobrepastoreo, por ejemplo. En este caso el ambiente contiene nutrientes y residuos orgánicos que facilitan el crecimiento de los vegetales.
Una vez que se ha alcanzado un estado de equilibrio, las modificaciones se dan entre los integrantes de una misma especie: por ejemplo, los árboles nuevos reemplazan a los viejos. Debemos tener presente que la velocidad de recuperación es extremadamente lenta, sobre todo si se ha afectado la biodiversidad de tal manera que implique la extinción de especies y el agotamiento de los recursos naturales.
8. Organización, estructura y actividad celular El ADN es un ácido nucleico que permite codificar la información de los organismos y, gracias a los mecanismos de división celular, posibilita la transmisión de esa infor mación de una generación a otra. El ADN se organiza en unidades de información llamadas genes, que corresponden a secuencias de ADN que codifican para un producto (ARN o proteínas). El lugar específico que ocupa un gen en el cromosoma se denomina loci o locus. Para optimizar el almacenamiento de esta gran cantidad de información en cada célula, el ADN se empaqueta junto a unas proteínas estructurales llamadas histonas, formando la cromatina. Los nucleosomas son parte de la cromatina, complejo de ADN e histonas que durante la interface del ciclo celular se encuentra descondensada. Cuando se inicia el proceso de división, el material genético experimenta un empaquetamiento y los cromosomas se hacen visibles. En las células somáticas los cromosomas se presentan en par es idénticos, conocidos como homólogos, uno de los cuales es de origen paterno y otro de origen materno. Cuando la célula contiene el número total de cromosomas 2n, es diploide, mientras que si la célula presenta la mitad de la dotación cromosómica, es haploide n, como en el caso de los gametos. El conjunto de cromosomas de un individuo ordenados en parejas de mayor a menor, constituye su cariotipo. Ciclo celular y mitosis
Ciclo celular:
La mitosis es parte del ciclo celular de división que experimenta toda célula para multiplicarse, e i mplica la participación del núcleo asegurando que cada célula generada reciba una copia de cada cromosoma de la célula progenitora. Durante la mitosis se distinguen distintas etapas que se identifican claramente a través del microscopio, ya que los cromosomas están condensados. 1. Interface: Es la fase de mayor duración y en ella ocurre la duplicación del material genético y la síntesis de proteínas. Pareja de centriolos. 2. Profase: La cromatina se condensa y se hacen visibles los cromoso mas. En los polos comienza a aparecer el huso mitótico, que une ambos centriolos. Se fragmente la envoltura nuclear. 3. Metafase: Desaparece la envoltura nuclear. Las fibras del huso se unen al cinetocoro, a cada lado del centrómero, de los cromosomas, los cuales están condensados. Se disponen en el plano central de la célula. 4. Anafase: Las cromátidas hermanas se separan gracias a la duplicación de los centrómeros. Una de las cromátidas de cada cromosoma se desplaza hacia un polo de la célula y la otra hacia el polo contrario gracias a las fibras del huso. 5. Telofase: Cuando los cromosomas alcanzan los polos, se forma la envoltura nuclear sobre los cromosomas. 6. Citocinesis: división del citoplasma para generar dos células hijas.
Meiosis: ocurre en las células germinales y genera células con la mitad de la dotación cromosómica. Esta reducción del material genético tiene importancia en la reproducción sexual, en la cual la unión de los gametos permite mantener la dotación cromosómica de una generación a otra y al mismo tiempo generar variabilidad. La meiosis consiste en dos divisiones sucesivas de una célula diploide, con una sola duplicación del material genético. Etapas de la meiosis:
1.
2. 3. 4.
5.
Meiosis I: Profase I: Leptoteno: los cromosomas individuales comienzan a condensar en filamentos largos o dentro del núcleo. Zigoteno: cromosomas homólogos comienzan a aparearse por medio de sus extremos a o través del complejo sinaptonemico. Paquiteno: cuando los cromosomas homólogos están apareados formando estructuras o bivalentes, se produce el entrecruzamiento (crossing-over), en donde las cromátidas NO hermanas intercambian material genético. Esta recombinación esta mediada por el nódulo de recombinación, que contiene enzimas que median en el proceso. Diploteno: se desensambla el complejo sinaptonemico y la cromatina de cada o cromosoma comienza a condensarse. Algunos complejos sinaptonemicos persisten y ahí se pueden encontrar los quiasmas donde aun hay contacto entre los cromosomas. Diacinesis: se rompe la envoltura nuclear, se condensar intensamente la cromatina de o cada cromosoma y se terminan los quiasmas. Metafase I: las tétradas (cromosomas) se alinean en el ecuador de la célula en forma aleatoria, proceso denominado permutación cromosómica. Anafase I: las tétradas se separan y los cromosomas son arrastrados a los polos opuestos por las fibras del huso. Los centrómeros en la anafase I permanecen intactos. Telofase I: esta fase varía en los diferentes organismos. A veces los cromosomas pierden su condensación y se forman las membranas nucleares alrededor de cada uno de los polos. Otras veces, los cromosomas pasan directamente a la meiosis II. Citocinesis: Corresponde a la división del citoplasma dando origen a dos células hijas, proceso que se denomina citocinesis.
Meiosis II 1. Profase II: los cromosomas están completamente condensados y se hallan en número haploide. No han experimentado duplicación del material genético luego de la citocinesis. 2. Metafase II: los cromosomas se encuentran en el plano ecuatorial y se unen al huso mitótico a través de sus centrómeros. 3. Anafase II: las cromátidas hermanas se separan y migran hacia los polos.
4. Telofase II: se forman las membranas nucleares y los cromosomas comienzan a descondensarse. 5. Citocinesis: la telofase II finaliza con la división del citoplasma que da lugar a un total de cuatro células hijas.
Consecuencias genéticas de la meiosis
Reducción del número de cromosomas a la mitad. Recombinación de información genética heredada del padre y la madre: La consecuencia de este fenómeno es que ningún hijo heredará la misma combinación de alelos de sus pro genitores. Segregación al azar de cromosomas maternos y paternos: la separación de los cromosomas paternos y maternos recombinados, durante la anafase I y II, se realiza completamente al azar. En el ser humano, con 23 pares de cromosomas homólogos, la posibilidad de recombinación es de 223 (8.388.608) combinaciones. Este número no considera las múltiples combinaciones dadas por la recombinación durante el crossing-over. Durante la gametogénesis ocurre la meiosis y se generan gametos con la mitad de d otación cromosómica para que, en la reproducción sexual, se mantenga la diploidía.
9. Hormonas y sexualidad humana: Las hormonas determinan el desarrollo de las características anatómicas, fisiológicas y de comportamiento.
Hormonas Esteroidales: desempeñan un papel fundamental en el desarrollo sexual y del comportamiento, pequeñas y solubles en las grasas, atraviesan fácilmente las membranas celulares. Una vez en el interior celular, pueden unirse a receptores en el citoplasma o el núcleo e influir sobre la expresión genética. Por lo tanto, ejercen acciones variadas y de larga duración. Ciclo menstrual Desde la aparición de la primera menstruación (menarquía) hasta la desaparición de ella (menopausia), las mujeres experimentan cambios cíclicos en los ovarios y el útero. Cada ciclo tiene una duración de unos 28 días aproximadamente e implica la maduración de un ovocito y la adecuación del endometrio para recibir a éste cuando quede fertilizado. Si no ocurre la fertilización, el endometrio se desprende, dejando unas áreas hemorrágicas que producen el sangrado menstrual. Podemos distinguir dos ciclos que se producen simultáneamente. El ciclo ovárico: consiste en la maduración de un folículo y expulsión de un ovocito. El ciclo menstrual: consiste en la preparación de un ambiente apto para recibir al ovocito y, si este no está fertilizado, en la eliminación del mismo. Ciclo ovárico Fase folicular (Crecimiento folicular): evolución del ovocito primario y comportamiento de las células que lo acompañan (teca y granulosa). Tiene duración variable que comienza con el desarrollo de un grupo de folículos por influencia de la FSH (Hormona Folículo estimulante) y l a LH (Hormona Luteinizante). Luego, se selecciona un folículo (dominante) que va madurando y aumentando de tamaño hasta el día de la ovulación y que secreta estrógeno. Ovulación: corresponde a la descarga del óvulo del folículo maduro. Se produce por el brusco aumento de la hormona luteinizante (LH), que es seguido en un lapso de horas por la ruptura de la pared folicular. En este evento el ovocito se encuentra en la metafase de la segunda división meiótica. Formación del cuerpo lúteo: duración constante de 14±2 días. Después de la ovulación, la estructura folicular que queda en el ovario se reorganiza y se convierte en una glándula conocida como cuerpo lúteo, que secreta progesterona: hormona encargada de preparar al útero para la eventual gestación, además de continuar secretando estrógenos. Si entre los 8 a 10 días después de la ovulación no aparece alguna señal de presencia embrionaria, el cuerpo lúteo inicia un proceso regresivo autónomo con caída en la producción de estrógeno y progesterona, lo que gatilla la menstruación.
Ciclo menstrual Fase proliferativa: engrosamiento gradual del revestimiento uterino debido al aumento del nivel de estrógenos. Fase secretora: comienza con la ovulación y la progesterona modifica el endometrio, preparándolo para aceptar, implantar y nutrir al posible embrión.
10. Hormonas crecimiento y desarrollo La pubertad está asociada a un crecimiento rápido y a la aparición de las características sexuales secundarias, mientras que la adolescencia es un período de transición psicológica y social entre la niñez y la vida adulta. La adolescencia abarca gran parte del periodo de la pubertad, comienza con la aparición de los caracteres sexuales secundarios y termina cuando cesa el crecimiento somático. Los cambios asociados al comienzo de la adolescencia están relacionados con el desarrollo del eje hipotalámico – hipofisiario – gonadal. Al comenzar la pubertad, el hipotálamo empieza a aumentar gradualmente la secreción de la hormona liberadora de gonadotrofinas (de GnRH), la que estimula al lóbulo anterior de la hipófisis para que secrete FSH y LH. En el hombre, estas hormonas actúan sobre los testículos, estimulando la producción de la testosterona (hormona sexual masculina), con la cual aparecen los caracteres sexuales secundarios. En las mujeres, las hormonas generadas por la hipófisis actúan sobre los ovarios, los que liberan estrógeno y progesterona (hormonas sexuales femeninas), que provocan el crecimiento de los tejidos de los órganos sexuales femeninos y la aparición de los caracteres sexuales secundarios. Al transformarse en adulto, aparecen diferencias de tipo corporal entre los dos sexos; tales diferencias constituyen los caracteres sexuales secundarios. En la mujer las características que aparecen son las siguientes: Crecimiento de los huesos. Aumento del tamaño de las glándulas mamarias. Ensanchamiento de las caderas. Crecimiento del vello en las axilas y en la zona púbica. Aparición de la menstruación. Aumento de la actividad de las glándulas sebáceas.
Por su parte, los hombres presentan, entre otros, los siguientes cambios: Crecimiento de los huesos. Desarrollo muscular. Aumento del espesor de la piel. Crecimiento del vello en las axilas, el bigote, la barba, el tórax, las piernas, los brazos y el pubis. Eyaculación, la que algunas veces ocurre durante el sueño. Aumento de la actividad de las glándulas sebáceas. 11. Herencia
Un individuo pertenece a una especie determinada porque presenta rasgos que son comunes a los de esa especie. Tales rasgos pueden referirse a:
Características físicas: como color y grosor del pelo, forma y color de los ojos, talla, peso, etc. Comportamiento: como agresividad, inteligencia, pautas sexuales. Fisiología: como la presencia de ciertas hormonas y enzimas.
Estos rasgos distintivos y comunes para t odos los individuos de la misma especie se denominan caracteres, y se heredan de los padres mediante la reproducción. Para que un carácter se herede es necesario que esté codificado en los genes, segmentos del material hereditario (ADN). Cada carácter suele presentar dos o más formas diferentes. A cada uno de los aspectos o manifestaciones concretas de un carácter se le denomina fenotipo, que corresponde a las características que podemos ver o detectar con nuestros sentidos en un individuo determinado. Sin embargo, el fenotipo no corresponde íntegramente a la información codificada en un gen, sino que es el resultado de la interacción con otros genes y a menudo es afectado e incluso determinado por el ambiente. En las especies diploides cada molécula de ADN está duplicada, una copia es heredada del padre y otra de la madre (cromosomas homólogos), y cada gen está también dos veces, uno en cada molécula, por lo que realmente cada carácter está determinado por la acción de dos alelos. Cuando los dos alelos de un par son iguales, o sea, codifican para la misma información al individuo se le denomina homocigoto. Si cada alelo del par codifica para una característica diferente hablamos de individuos heterocigotos o híbridos. Existen distintos tipos de herencia dependiendo de la predominancia fenotípica de los alelos.
Herencia dominante: uno de los alelos tiene más fuerza para manifestarse que el otro; al más fuerte se le denomina alelo dominante y al más débil alelo recesivo, de manera que, cuando están juntos el dominante y el recesivo, el dominante queda manifestado. Herencia intermedia: ambos alelos de un gen tienen la misma fuerza para manifestarse, por lo que ninguno domina sobre el otro. En este caso, aparece un nuevo fenotipo que es intermedio entre los otros. En la codominancia ambos alelos se expresan al mismo tiempo.
Herencia mendeliana Mendel realizó sucesivos cruces y obtuvo lo que él llamó "razas puras", que corr espondían a plantas que, al cruzarlas entre sí, solo daban plantas iguales que los padres. A estos individuos genéticamente iguales se les denominó generación parental. El segundo paso consistía en cruzar dos razas puras de semillas con distinto fenotipo, obteniendo en la 1a generación filial (F1) el 100% de plantas con el fenotipo dominante. El tercer paso fue cruzar entre sí plantas de la generación F1, es decir cruzó heterocigotos, volviendo a obtener de nuevo los fenotipos de la generación parental, aunque en diferentes proporciones. A partir de estos experimentos Mendel pensaba que, al cruzarse los padres, había algo que pasaba a los descendientes para que tuvieran las semillas de cierto color, y a eso lo lla maba "factores hereditarios". Suponía, además, que los factores hereditarios debían ser dos, ya que uno venía de la planta p adre y otro de la planta madre. Hoy en día, nosotros llamamos alelos a los factores hereditarios. A partir de los resultados obtenidos de los cruces en arvejas, se obtuvieron los siguientes postulados:
1ª ley de Mendel o ley de la segregación (separación de factores): Al cr uzar entre sí dos heterocigotos, los factores hereditarios (alelos) de cada individuo se separan, ya que son independientes. Los pares de factores o genes se separan durante la meiosis, por lo cual cada gameto recibe solamente un miembro de cada par. 2ª ley de Mendel o ley de asociación independiente de factores: Al cruzar entre sí dos dihíbridos los caracteres hereditarios se separan, puesto que son independientes, y se combinan entre sí de
todas las formas posibles. Es decir, los genes determinantes de dos o más caracteres se transmiten independientemente unos de otros y se combinan al azar. Al observar los distintos paisajes de nuestro planeta, llama la atención la gran cantidad de organismos existentes. Ante este fenómeno surge la interrogante: ¿cuál es el origen de esta diversidad biológica? La cantidad exacta de especies no la conocemos, pero la clasificación de los seres vivos nos per mite conocer mejor la biodiversidad y las relaciones que se establecen entre los organismos de distintas especies. Las primeras teorías indicaban que toda la diversidad habría aparecido en el mismo momento y que las especies eran inmutables (fijismo). Posteriormente, Lamarck propone la existencia de un impulso interno hacia la perfección de los seres vivos y la teoría de la herencia de los caracteres adquiridos. Una de las evidencias que nos permiten conocer más sobre la vida en el pasado son los registros fósiles, que corresponden a cualquier impresión, trozo o vestigio dejado por organismos extinguidos. El estudio de los estratos rocosos y de los fósiles encontrados en ellos ha permitido dividir la historia de la Tierra en cinco eras, las que presentan distintos períodos, en cada uno de los cuales ha habido eventos geológicos, climáticos y biológicos de gran magnitud. Cada uno de estos acontecimientos influyó en la aparición y desaparición de determinados grupos de seres vivos. Eras de la tierra: 1. La era Arcaica incluye el período llamado Precámbrico. 2. La era Paleozoica, se subdivide en Cámbrico, Ordovicio, Silúrico, Devónico, Carbonífero y Pérmico. 3. La era Mesozoica, a su vez, se subdivide en Triácico, Jurásico y Cretácico. 4. La era Cenozoica, corresponde al periodo Terciario. 5. La era Cuaternaria, que se extiende hasta la actualidad. Cada vez que se habla o discute sobre aspectos relacionados con la evolución de las especies s e hace referencia a la contribución del científico Charles Darwin, quien propuso dos teorías complementarias: una descriptiva explicativa (teoría de la descendencia con modificación) y una mecanicista (teoría de la selección natural). Teoría de la descendencia con modificación y sus planteamientos
Cada especie, fósil o viviente, se originó a partir de otra especie (principio de continuidad). En tiempos prolongados, nuevos géneros, familias, órdenes, clases y phylum se originan como continuación de la evolución. Los cambios evolutivos fueron graduales y de larga duración (principio de gradualismo). A mayor similitud entre dos grupos de organismos, más cercana es su relación genética y más cercano está su ancestro común. La extinción de formas (especies y géneros) es consecuencia de la formación de nuevas formas o de cambios ambientales. Una vez que una especie (o grupo) se extingue, nunca reaparece (postulado de irreversibilidad). La evolución continúa hoy, generalmente en la misma forma como en eras geológicas pasadas.
Teoría de la selección natural
Una población de organismos tiene la tendencia y el potencial para incrementarse a tasas geométricas. Solo una parte de los que nacen vive y se reproduce. Las actividades vitales (―lucha por la existencia‖) determinan cuáles rasgos son favorables, por medio del éxito de aquellos individuos que los presentan. Los individuos que presentan los rasgos favorables producirán más descendientes en pro medio que los que presentan rasgos menos favorables.
Nuevos conocimientos de genética han entregado antecedentes que explican los mecanismos a través de los cuales las características de los progenitores son entregadas a sus descendientes. Estos conocimientos, sumados a otros de genética poblacional y molecular, han permitido la formulación de la teoría sintética de la evolución. Esta teoría plantea que la evolución es el resultado de los sucesivos cambios a través del tiempo, en la composición relativa del reservorio génico, y que los cambios, en tanto, s urgen por medio de las mutaciones génicas como mecanismo principal. El estudio de la anatomía comparada nos entrega nuevas evidencias del proceso evolutivo. Si compararas las extremidades anteriores del hombre con las de un murciélago, te percatarías de que superficialmente son distintas, pero si estudiaras su organización interna te darías cuenta de que presentan grandes semejanzas. Estos órganos reciben el nombre de homólogos, ya que tienen un origen evolutivo común, pero cumplen distintas funciones. En cambio, si observaras las alas de una mariposa y las compararas con las del murciélago, verías que su organización no es similar, pero sabemos que cumplen funciones similares. En este caso, se trata de órganos análogos. Si comparáramos los embriones de distintas especies en las primeras etapas, encontraríamos gran similitud, pero no ocurre lo mismo en las últimas. Esto puede ser una prueba de que ha existido un ancestro común entre ellos. Estudios de genética molecular y de bioquímica en que se comparan las secuencias nucleotídicas y de aminoácidos de distintas especies, permiten establecer relaciones filogenéticas entre estas especies.
12. Regulación de las funciones corporales y homeostasis: El control homeostático de la glucosa involucra una serie de glándulas y de hormonas. Las glándulas del sistema endocrino responsables del control homeostático de la glucosa son: el páncreas, las glándulas suprarrenales y la hipófisis. Cada una de estas glándulas produce hormonas específicas que actúan sobre un órgano determinado (órgano blanco) e interactúan entre sí, regulando la cantidad de glucosa en la sangre. Un proceso homeostático importante en el ser humano y otros organismos es la estabilidad de los líquidos corporales, que se consigue gracias a dos procesos: Osmorregulación: regulación activa de la presión osmótica de los líquidos corporales. Excreción: eliminación de desechos metabólicos, incluyendo el exceso de agua.
Los riñones juegan un papel central en el sistema excretor, pues son los encargados de eliminar productos de desecho y regular la cantidad de agua y sales por medio de la formación de orina.
El volumen de agua que eliminas diariamente por tus riñones depende del estado de hidratación de tu organismo. Por lo tanto, la participación de los riñones en la estabilidad de los líquidos corporales debe estar fuertemente regulada en el organismo.
Hormona antidiurética (ADH): es producida por el hipotálamo y liberada por el lóbulo posterior de la hipófisis. Actúa aumentando la permeabilidad al agua de los conductos colectores, reduciendo su excreción. Aldosterona: hormona secretada por la corteza suprarrenal. Actúa incrementando la reabsorción de sodio en los túbulos distales y colectores. Angiotensina II: resulta de la modificación de una proteína sanguínea producida en el hígado (angiotensinógeno), que requiere renina. Tiene un efecto vasoconstrictor y estimula la liberación de aldosterona. Péptido natriurético auricular: es una hormona segregada por la aurícula en respuesta a un aumento del volumen sanguíneo. Su efecto es incrementar la excreción renal de agua y sal, pues inhibe la reabsorción de sodio por los conductos colectores.
13. Sistema nervioso Los organismos invertebrados, vertebrados y las plantas tienen la capacidad de responder a los estí mulos del medio ambiente, fenómeno llamado irritabilidad. En el caso de los animales, el sistema nervioso es el encargado de coordinar las respuestas en los organismos. Dependiendo del tipo de respuesta de los organismos, podemos identificar sistemas nerviosos con menor o mayor grado de complejidad, entre los cuales encontramos redes difusas de neuronas en algunos invertebrados, hasta ganglios y cordones nerviosos en el caso de ciertos vertebrados.
Sistema nervioso central
ENCÉFALO El encéfalo supervisa las operaciones diarias del cuerpo e interpreta grandes cantidades de información., pesa 1,4 kg, o aproximadamente el 2 por ciento del total del cuerpo peso, contiene cerca de 100 mil millones de neuronas. Funcionando como una unidad, estas neuronas forman una de las estructuras más complejas en la tierra. Gran parte del encéfalo está dedicado a hacer funcionar el cuerpo y mantener la homeostasis. Cerebro: estructura más grande del encéfalo. El cerebro se identifica fácilmente por su capa exterior muy plegada. Está compuesto por dos hemisferios cerebrales que están conectados por el cuerpo calloso. El cuerpo calloso es una banda de axones que se encuentra en la ranura central que separa el hemisferio derecho del hemisferio izquierdo. Otros surcos separan cada hemisferio en cuatro lóbulos: frontal, parietal, temporal y occipital. La capa exterior plegada del cerebro es la corteza cerebral, que contiene alrededor del 10 a 20 % del número total de neuronas del encéfalo. Diferentes partes de la corteza cerebral controlan información, sensaciones del cuerpo y respuestas motoras. Algunas funciones no están localizadas simétricamente en el cerebro. Diencéfalo El diencéfalo se encuentra entre el cerebro y el tallo cerebral. Contiene centros de relevo para la información que entra y sale del cerebro. El centro de retransmisión más importante es el tá lamo. Dirige las señales sensoriales entrantes hacia la región adecuada de la corteza cerebral. El hipotálamo ayuda a mantener la homeostasis, y también directa e indirectamente controla gran parte de la producción hormonal del cuerpo. Un conjunto de estructuras cerebrales llamado sistema límbico que incluye partes del tálamo y el hipotálamo, se ubica en los lóbulos temporales, y algunas partes más profundas de la corteza cerebral. El sistema límbico ayuda a gobernar la emoción, la memoria y la motivación. Tallo cerebral A continuación y abajo del diencéfalo, se encuentra el tallo cerebral o tronco encefálico. Esta región tiene tres divisiones principales: mesencéfalo transmite información visual y auditiva. El puente transmite información entre los hemisferios cerebrales y el cerebelo. El bulbo raquídeo actúa como un centro de retransmisión, y también un centro de control de la frecuencia cardíaca, respiratoria y otras actividades fisiológicas.
Cerebelo A continuación y detrás de los hemisferios cerebrales se encuentra el cerebelo, que a yuda a coordinar la acción muscular. La superficie del cerebelo está altamente plegada. El cerebelo recibe impulsos sensoriales de los músculos, tendones, articulaciones, ojos y oídos , y otros centros encefálicos. Procesa información sobre la posición del cuerpo, y controla la postura, manteniendo la musculatura esquelética en un constante estado de contracción parcial. El cerebelo coordina los movimientos rápidos y en curso. MÉDULA ESPINAL La médula espinal, es una columna de tejido nervioso que comienza en el bulbo raquídeo. La médula espinal se extiende hacia abajo a través de la columna vertebral, llevando impulsos nerviosos de ida y vuelta como una autopista. La médula espinal tiene una vaina exterior de materia blanca. El núcleo interno se compone de materia gris, que está compuesto por dendritas, axones amielínicos, y cuerpos neuronales. El sistema nervioso periférico: • S.N. somático: encargado de recibir estímulos y generar el movimiento en el músculo esquelético. • S.N. autónomo: encargado de recibir estímulos y controlar las funciones viscerales
del cuerpo llevadas a cabo por el músculo liso, músculo cardíaco y glándulas. Este siste ma es el encargado de mantener la homeostasis del cuerpo. *El músculo liso, también conocido como visceral o involuntario, se compone de células en forma de huso. Carecen de estrías transversales aunque muestran ligeramente estrías longitudinales. El estímulo para la contracción de los músculos lisos está mediado por el sistema vegetativo autónomo. El músculo liso se localiza en los aparatos reproductor y excretor, en los vasos sanguíneos, en la piel y órganos internos. *Los músculos esqueléticos son un tipo de músculos estriados unidos al esqueleto. Formados por células o fibras alargadas. Son usados para facilitar el movimiento y mantener la unión hueso-articulación a través de su contracción. Son, generalmente, de contracción voluntaria, aunque pueden contraerse involuntariamente. El cuerpo humano está formado aproximadamente de un 40% de este tipo de músculo y un 10% de músculo cardíaco y visceral.
El sistema nervioso humano se compone de dos tipos de células:
Las neuronas: especializadas en recibir, conducir y transmitir impulsos nerviosos. Tienen una enorme capacidad de comunicarse con otras células gracias a un proceso llamado sinapsis. Las células gliales: rodean a las neuronas y son 10-50 veces más numerosas que ellas. Cumplen diversas funciones en el sistema nervioso, como aumentar la conducción de la información, servir de soporte mecánico o eliminar el exceso de neurotransmisores y/o de su s metabolitos y de iones.
Potencial de acción: La conducción nerviosa se asocia con fenómenos electroquímicos. El potencial eléctrico de la membrana de la fibra nerviosa se mide con microelectrodos conectados con un osciloscopio. Se dice que las neuronas están eléctricamente polarizadas, ya que presentan una diferencia de cargas a uno y otro lado de la membrana plasmática. Esta diferencia de cargas, denominada potencial de reposo, está determinada por un exceso de iones positivos fuera de la membrana plasmática y un exceso de iones negativos al interior de ella. Cuando la membrana plasmática de las neuronas está en reposo (potencial de reposo), la bomba Na+/ K+, transporta activamente el sodio hacia el espacio extracelular y el potasio hacia el espacio intracelular, generando una diferencia en la concentración de estos iones. Cuando una neurona es estimulada con cierta intensidad (umbral de excitación), los canales de sodio dependientes de voltaje se abren. Debido a que existe una mayor concentración de iones sodio en el espacio extracelular, la apertura de los canales provoca la difusión del Na+ hacia el espacio intracelular. El ingreso de iones positivos despolariza a la neurona, es decir, disminuye la diferencia de cargas a ambos lados de la membrana plasmática. El ingreso de Na+ provoca una variación en el potencial de membrana, que llega hasta los + 35 mV (dependiendo del tipo de neurona). Una vez que se ha alcanzado ese valor, los canales de Na+ se inactivan y se abren los canales de K+ dependientes de voltaje, provocando la salida de iones potasio. La salida excesiva de K+ provoca una pequeña hiperpolarización y, junto con la inactivación de los canales de Na+, constituyen el periodo refractario (en el que no se puede generar un potencial de acción). La bomba Na+/K+ se encarga de restablecer el potencial de reposo.
Registro de un potencial de acción
Debemos recordar que los potenciales de acción solo se generan en el cono axónico (segmento entre el axón y el soma), ya que en el soma no existe la suficiente cantidad de canales para generar un potencial de acción. Una vez que el potencial de acción ha recorrido el axón, llega al terminal sináptico y genera un segundo evento importante en la transmisión del impulso nervioso: la sinapsis.
La sinapsis es la comunicación funcional entre las neuronas que permite transformar una señal eléctrica (el potencial de acción) en una señal química capaz de atravesar el espacio sináptico. Según el mecanismo de propagación, existen dos tipos de sinapsis: eléctrica y química. La eléctrica ocurre entre neuronas conectadas estrechamente por proteínas llamadas conexinas, mientras que la química tiene lugar entre neuronas que están separadas por un espacio sináptico a tr avés del cual los neurotransmisores, al unirse con receptores específicos de la membrana postsináptica, permiten o impiden la transmisión del impulso nervioso a esta neurona . La acción de los neurotransmisores puede ser interferida por el consumo de algunas drogas.
Esquema de una sinapsis química
Como se ha mencionado, el sistema nervioso recibe información de células especializadas que transducen los estímulos ambientales en potenciales capaces de ser transmitidos por el sistema nervioso. Estas células especializadas se denominan receptores y responden selectivamente a determinados estímulos como presión, sustancias químicas, calor o frío y luz.
Sistemas sensoriales Los seres humanos son afectados por estímulos internos y externos. Los seres humanos son capaces de
distinguir entre los diferentes tipos de estímulos por medio de un sistema altamente desarrollado de órganos. Los sistemas sensoriales integran las funciones del sistema nervioso periférico y el sistema nervioso central para responder los estímulos.
Percepción de estímulos Para sobrevivir, los organismos deben detectar los estímulos del medio ambiente y reaccionar adecuadamente con algún tipo de cambio. Para detectar cambios en el medio ambiente, seres humanos y otros organismos tienen órganos de los sentidos altamente desarrollados - ojos, oídos, nariz, boca y piel — que reciben estímulos. La división sensorial del sistema nervioso periférico r ecopila información acerca del medio interno y el ambiente externo. Receptores y órganos de los sentidos Un receptor sensorial es una neurona que detecta estímulos. Hay muchos tipos de receptores sensoriales. Estos receptores pueden ser clasificados de acuerdo al tipo de estímulos a los cuales responden: • Mecanoreceptores: responden al movimiento, la presión y tensión. • Fotoreceptores: responden un las variaciones de luz. • Quimioreceptores: contestador de un productos químicos. • Termoreceptores responder a temperatura de los cambios. • Receptores de dolor : responden un tejido de daños en el. Cuando los receptores sensoriales reciben estimulación apropiada, convierten el estímulo en señales eléctricas o potenciales de acción. Esto se llama transducción. Estas s eñales eléctricas se envían a regiones específicas del cerebro. Los potenciales de acción generados por los diferentes órganos de los sentidos son eléctricamente similares. Así que, ¿cómo puede saber una persona si la es timulación es un cielo azul o un ruido fuerte? Las regiones del cerebro donde se interpretan los potenciales de acción varían según el tipo de estímulo. El cerebro tiene una región específica para cada sentido. Por lo tanto, las señales recibidas por la región de visión del lóbulo occipital son interpretadas por el cerebro como imágenes, incluso si el estímulo real era de otro tipo.
La visión La visión involucra la estimulación de fotorreceptores ubicados en la retina del globo ocular. Cada uno de los componentes del globo ocular contribuye en las siguientes tareas: refracción adecuada de la luz, contracción de la pupila, acomodación del cristalino para la visión cercana o lejana y visión binocular. En la retina se forma una imagen invertida de menor tamaño, y las señales nerviosas de ella viajan por el nervio óptico hasta la región occipital del cerebro, donde son interpretadas. La visión puede ser afectada por algunas anomalías tales como: miopía, hipermetropía, astigmatismo, daltonismo y estrabismo, entre otras.
Respuesta motora Muchas de las actividades del organismo dependen del músculo, que es un órgano efector controlado por el sistema nervioso. El músculo del esqueleto se organiza en las fibras musculares. Cada fibra muscular está compuesta por miofibrillas que contienen filamentos de proteínas contráctiles (actina y miosina). Estas proteínas forman parte de una unidad básica (sarcómero), que se repite y le da el aspecto estriado al músculo. Al igual que en la mayoría de las sinapsis entre neuronas, en la relación entre la fibra nerviosa y la fibra muscular (unión neuromuscular), la señal viaja por medio de un neurotransmisor: la acetilcolina.
14. Genoma, genes e ingeniería genética Composición química del ADN
El conocimiento de los componentes del ADN y otros antecedentes permitió a los científicos Watson y Crick construir un modelo tridimensional de la molécula. Este modelo propone la presencia de dos cadenas de nucleótidos entrelazadas en forma de doble hélice. Cada una de estas hebras se une por las bases nitrogenadas mediante puentes de hidrógeno, siguiendo un patrón fijo: la adenina se une a la timina y la guanina a la citosina
Modelo de la doble hélice del ADN; Disposición de los nucleótidos en el ADN
El modelo descrito permite explicar cómo se pueden sintetizar nuevas moléculas de ADN: la ruptura de los puentes de hidrógeno permite que una de las cadenas sirva de molde para for mar una cadena complementaria. En este proceso participa una serie de enzimas, una de ellas es la ADN polimerasa, que controla el enlazamiento de los nucleótidos en las cadenas complementarias. El ADN es capaz de determinar el fenotipo de un organismo a través de un proceso denominado expresión génica. Mediante dicho proceso la información contenida en el ADN es utilizada para especificar la constitución de las proteínas de la célula. Las proteínas q ue se sintetizan influyen en el fenotipo, desde rasgos visibles hasta otros, sólo observables bioquímicamente. El proceso que permite sintetizar proteínas a partir del ADN no es directo; se requiere la participación del ARN (ácido ribonucleico), el cual se diferencia del ADN en que el nucleótido posee un uracilo en vez de timina y que el azúcar es una ribosa (similar a la desoxirribosa pero con un grupo hidroxilo extra). Para que se sintetice una proteína se requieren los siguientes eventos
ADN ARN PROTEINA Trascripcion Traducción 1. Transcripción: Se separan las dos hebras del ADN para que la ARN polimerasa vaya copiando uno tras otro los ribonucleicos en una hebra complementaria. Frente a uno de guanina poner citosina, y frente a uno de timina pone adenina, pero frente a la adenina pone Uracilo, ya que es ARN mensajero. Luego el ARNm experimenta un procesamiento postranscripcional en el que se le sacan algunas secuencias, las que se llamas intrones. Las que permanecen y se expresan se llaman exones.
2. Traducción: la información transcrita en el ARNm se utiliza para determinar la secuencia de aminoácidos de una proteína. Una secuencia de tres bases consecutivas del ARNm, específica para un aminoácido, se denomina codón. Uno de ellos, el codón de inicio le indica al ribosoma que la síntesis comienza. Luego los ribosomas (hechos de proteínas y ARNribosomal) se unen al ARNm y lo recorren, lo cual permite que el ARNt (ARN de transferencia) que contiene los anticodones, se una en secuencia y coloque de manera adecuada los aminoácidos. La terminación ocurre cuando uno de los tres codones de terminación entra en el sitio A. Estos codones no son reconocidos por ningún ARNt. En cambio, son reconocidos por unas proteínas llamadas factores de liberación, concretamente la RF-1 (que reconoce los codones de parada UAA y UAG) o la RF-2 (q ue reconoce al UAA y al UGA).
El código genético En el código genético, tres nucleótidos adyacentes ("letras") de ARNm especifican un aminoácido en un polipéptido. Cada secuencia de tres nucleótidos de ARN mensajero que codifica un aminoácido o una señal de inicio o detención se llama codón. Un codón especial, AUG, actúa como codón de inicio. Un codón de inicio es una secuencia específica de nucleótidos de ARN mensajero que indica dónde debe comenzar la traducción. El codón de inicio codifica el aminoácido metionina. Ciertas secuencias de nucleótidos de ARN mensajero (UAA, UAG o UGA), llamadas codones de detención, no codifican para aminoácidos, ya que en su lugar son la señal para poner fin a la traducción El Proyecto Genoma Humano (PGH) Desde el principio de la investigación, se propuso desarrollar el PGH a través de dos vías independientes, pero relacionadas y ambas esenciales: • Secuenciación: se trataba de averiguar la posición de todos los nucleótidos del genoma (cada una de las cuatro posibles bases nitrogenadas típicas del ADN). • Cartografía o Mapeo Genético: consistía en localizar los genes en cada uno de los 23 pares de cromosomas del ser humano. Luego de concluido el análisis de todo el genoma, en 2005, la cifra final de genes res ultó de alrededor 28.000, muy cercana a la de muchos organismos inferiores (y muy inferior a la cifra que se suponía en un comienzo). Los conocimientos generados a partir del genoma humano y el uso de las herramientas del ADN recombinante permitirían desarrollar técnicas de diagnóstico prematuro para diferentes enfermedades, así como la predicción de posibles síndromes relacionados con predisposiciones genéticas. Esto provee una herramienta eficaz para la cura o el tratamiento dirigido específicamente a la causa de la enfermedad. El descubrimiento de los diferentes genomas permitirá, en un futuro, diseñar fármacos a medida, no sólo para enfermedades específicas, sino para enfermos. La biotecnología dejará de optimizar procesos, y de rediseñar rutas de obtención de proteínas, para pasar al diseño de novo de enzimas, proteínas, o fármacos.
ADN recombinante La tecnología del ADN recombinante ha hecho posible investigar más a fondo la estructura y función de los genes, especialmente de los genes eucarióticos que eran inaccesibles por otros métodos. Estas investigaciones permanentemente generan nuevos interrogantes e inquietudes, muchos de los cuales tienen profundas implicancias éticas. Las técnicas más importantes son: a) Métodos de obtención de fragmentos específicos de ADN : que permiten el análisis, aislamiento y manipulación de genes individuales. b) Métodos de obtención de múltiples copias de fragmentos idénticos de ADN : como la clonación y la reacción en cadena de la polimerasa (PCR). La clonación se realiza por medio de transportadores (vectores) por medio de los cuales el fragmento de ADN de interés puede ser incorporado al interior de las células bacterianas o partículas virales. A medida que la célula y los vectores se replican, se obtienen múltiples copias del fragmento. c) Localización e identificación de fragmentos específicos de ADN, o de ARN , por hibridación de ácidos
nucleicos, método que también permite estimar similitudes entre ácidos nucleicos de orígenes diferentes. Esta técnica aprovecha las propiedades de apareamiento de las bases de los ácidos nucleicos. d) Secuenciación del ADN , es decir, determinación del orden exacto de los nucleótidos en un segmento de ADN, lo que permite, en consecuencia, una ―lectura‖ directa de la información genética codificada. e) Ingeniería del ADN o ingeniería genética, mediante la cual es posible modificar una secuencia de ADN
para generar nuevas versiones de genes que pueden ser luego reintroducidas en una célula u or ganismo. Transgénico: La metodología del ADN recombinante, permite transferir genes tanto a células procarióticas como a células vegetales y a otros organismos eucariotas.
15. Sistemas de defensa
Inmunidad innata o inespecífica: te protege del ingreso o permanencia de microorganismos u otras partículas extrañas en tu organismo. Los principales componentes de esta inmunidad son las barr eras físicas, mecánicas o químicas, y células fagocitarias. Estos componentes se caracterizan por estar presentes desde el nacimiento del individuo, ser inespecíficos y no dejar memoria después de su acción. Barreras naturales
La piel Membranas mucosas: revisten las vías respiratorias e intestino, producen secreciones que combaten los microorganismos y evitan infecciones. Cilios: expulsan las partículas y microorganismos hacia el exterior. Acido estomacal, el reflejo de la tos y enzimas en las lágrimas y grasas de la piel.
Fagocitos y complemento
Cuando las barreras naturales no controlan el ingreso de patógenos, se activan otros mecanismos de defensa inespecíficos. Este tipo de respuesta es mediada por:
Fagocitos: que incluyen neutrófilos y macrófagos y se caracterizan por activarse de forma inmed iata cuando cualquier sustancia extraña penetra en el organismo. La activación consiste en la movilización de estas células hacia el foco de la lesión, luego reconocen y toman contacto con la sustancia extraña y la destruyen mediante el proceso de fagocitosis y posterior lisis intracelular. Complemento: ―complementa‖ la acción de otros mecanismos de defensa. Consiste en proteínas presentes en el plasma que, luego de activarse, sus acciones p ueden incluir lisis de la pared celular, recubrimiento de patógenos para facilitar la acción de fagocitos y atracción de linfocitos al sitio de la infección.
Componentes de la respuesta inespecífica
Los mecanismos de defensa inespecíficos aportan un buen sistema de protección. Sin embargo, en muchas ocasiones no es suficiente para defender eficazmente al organismo. Por fortuna éste dispone de otros mecanismos de defensa, como es la respuesta inmune adaptativa.
Inmunidad adaptativa o específica: tiene la capacidad de reconocer una enorme variedad de sustancias extrañas (antígenos) de manera específica y ―recordarlas‖ (memoria), permitiendo una respuesta más rápida a nuevas exposiciones de un mismo agente patógeno. En la activación de la inmunidad adaptativa se requiere que actúen las células presentadoras de antígenos (CPA), las cuales exhiben fragmentos de patógenos en la superficie, para que sean reconocidos por linfocitos B y T. Las CPA pueden ser macrófagos, células dendríticas y linfocitos B. Existen dos tipos principales de inmunidad adaptativa:
Humoral: está a cargo de los linfocitos B y se caracteriza por la producción de anticuerpos, un grupo complejo de proteínas denominadas inmunoglobulinas (Ig). Ante la presencia del antígeno los linfocitos B se activan produciéndose dos tipos de células: plasmáticas y de memoria. Las células plasmáticas producen los anticuerpos con los que se combate la infección, mientras las células de memoria solo actúan después de la segunda infección. Celular: participan los linfocitos T, los cuales se originan en la médula ósea, pero adquieren la capacidad de ser inmunocompetentes en el timo. Los linfocitos T, gracias a la producción de proteínas, se encargan de destruir células infectadas por virus o aquellas que han si do modificadas (como las cancerosas). Los linfocitos T actúan cuando virus o bacterias sobreviven en células infectadas. Los antígenos quedan expuestos en las células afectadas como verdaderos marcadores permitiendo que las células T citotóxicas (T8) reconozcan específicamente la estructura de la célula que expone estos antígenos y de esta manera se activen los linfocitos. La activación produce la proliferación de células T y la diferenciación de las células
hijas en clones de células de memoria; estas células son inactivas durante la i nfección inicial, pero se activan en una segunda exposición al antígeno extraño.
16. Sistema endocrino
1. Características Intervienen en el metabolismo Se liberan al espacio extracelular. Se difunden a los vasos sanguíneos y viajan a través de la sangre. Afectan tejidos que pueden encontrarse lejos del punto de origen de la hormona. Su efecto es directamente proporcional a su concentración. Independientemente de su concentración, requieren de adecuada funcionalidad del receptor, para ejercer su efecto. Regulan el funcionamiento del cuerpo. 2. Efectos Estimulante: promueve actividad en un tejido. (ej, prolactina). Inhibitorio: disminuye actividad en un tejido. (ej, somatostatina). Antagonista: cuando un par de hormonas tienen efectos opuestos entre sí, (ej, insulina y glucagón) Sinergista: cuando dos hormonas en conjunto tienen un efecto más potente que cuando se encuentran separadas. (ej: hGH y T3/T4) Trópico: esta es una hormona que altera el metabolismo de otro tej ido endocrino, (ej, gonadotrofina sirve de mensajero químico). 3. Clasificación química Las glándulas endocrinas producen y secretan varios tipos de hormonas: Esteroideas: solubles en lípidos, se difunden fácilmente hacia dentro de la célula diana. Se une a un receptor dentro de la célula y viaja hacia algún gen del ADN nuclear al que estimula su transcripción. En el plasma, el 95% de estas hormonas viajan acopladas a transportadores protéicos plasmáticos. No esteroide: derivadas de aminoácidos. Se adhieren a un receptor en la membrana, en la parte externa de la célula. El receptor tiene en su parte interna de la célula un sitio activo que inicia una cascada de reacciones que inducen cambios en la célula. La hormona actúa como un primer mensajero y los bioquímicos producidos, que inducen los cambios en la célula, son los segundos mensajeros. Aminas: aminoácidos modificados. Ej: adrenalina, noradrenalina. Péptidos: cadenas cortas de aminoácidos, por ej: OT, ADH. Son hidrosolubles con la capacidad de circular libremente en el plasma sanguíneo (por lo que son rápidamente degradadas: vida media <15 min). Interactúan con receptores de membrana activando de ese modo segundos mensajeros intracelulares. Protéicas: proteínas complejas. (ej, GH, Pch) Glucoproteínas: (ej: FSH, LH)
Organos endocrinos y hormonas producidas: Sistema nervioso central:
Hipotálamo: Hormona secretada Hormona liberadora de tirotropina Hormona liberadora de prolactina Dopamina Hormona inhibidora de la prolactina Somatocrinina Hormona liberadora de somatotropina Somatostanina H. inhibidora de la GH Hormona liberadora de gonadotrofinas Hormona liberadora de corticotropina
abreviatura Efecto TRH o Estimula la liberación de la hormona TSHRH estimulante de la tiroides (TSH) de la adenohipofisis. Estimula la liberación de prolactina de la adenohipofisis DA Inhibe la liberación de prolactina de la adenohipofisis GHRH
Estimula la liberación de la hormona del crecimiento (GH) de la adenohipofisis
GHIH
Inhibe la liberación de la GH de la adenohipofisis Inhibe la liberación de la TSH de la adenohipofisis Estimula la liberación de FSH y de LH de la adenohipofisis Estimula la liberación de la hormona adenocorticotropa (ACTH) de la adenohipofisis Contracción uterina Lactancia materna Incrementa la permeabilidad al agua en el túbulo contorneado distal y el conducto colector de la nefrona, promoviendo la absorción del agua y el volumen sanguíneo.
GnRH o LHRH CRH o CRF
oxitocina Vasopresina Hormona antidiurética
ADH o AVP
Glandula pineal: Hormona secretada melatonina
Efectos Antioxidante Encargada del ritmo cardiaco incluyendo la somnolencia
Adenohipofisis (hipófisis anterior): Hormona secretada Hormona del crecimiento
abreviatura GH
Hormona estimulante de
TSH
Efectos Estimula: crecimiento y reproducción celular; liberación del factor de crecimiento insulinico tipo 1 secretado por el hígado Estimula la síntesis de tiroxina (T4) y triyodotironina (T3) y
la tiroides Hormona adenocorticotropica
ACTH
Hormona floliculoestimulante
FSH
Hormona luteinizante
LH
prolactina
PRL
liberación desde la glándula tiroides Estimula absorción del yodo por parte de la glándula tiroides Estimula síntesis y liberación de corticoides (glucocorticoides y mineralocorticoides) y andrógenos por parte de la corteza adrenal. En hembras: estimula maduración de los folículos ováricos En machos: estimula espermatogenesis y producción de proteínas ligadoras de andrógenos. Hembras: estimula ovulación y formación de cuerpo lúteo Machos: estimula síntesis de testosterona Estimula síntesis de liberación de leche desde la glándula mamaria Media el orgasmo
Neurohipofisis (hipófisis posterior): Hormona secretada oxitocina
abreviatura
Vasopresina Hormona antidiurética
ADH o AVP
efectos Contracción uterina Lactancia materna Incrementa permeabilidad al agua en el túbulo contorneado distal, promueve reabsorción del agua y volumen sanguíneo
Glandula tiroides Hormona secretada Triyodotironina (T3) Tiroxina (T4) calcitonina
Efectos Estimula consumo de oxigeno y energía median el incremento del metabolismo basal Estimula ARN polimerasa I y II promoviendo síntesis proteica Estimula metabolismo basal Estimula ARN polimerasa I y II Estimula osteoblastos y la construcción ósea Inhibe liberación de Ca 2+ del hueso, reduciendo el Ca2+ sanguíneo
Sistema digestivo:
Páncreas: Hormona secretada insulina
efectos Captación de la glucolisis sanguínea, glicogénesis y glicolisis en el hígado y musculo Baja el nivel de glucosa
glucagón
Glicogenolisis y glucogenesis en el hígado Incrementa nivel de glucosa en la sangre Inhibe liberación de insulina Inhibe liberación de glucagón y suprime acción exocrina secretoria del páncreas
somatostatina
Glandula suprarrenal: 1. Corteza adrenal: Hormona secretada Glucocorticoides (principalmente cortisol)
Mineralocorticoides (aldosterona)
Andrógenos (DHEA y testosterona)
Efectos Estimula glucogénesis y degradación de ácidos grasos en el tejido adiposo Inhibe: síntesis proteica, captación de glucosa en el tejido muscular y adiposo, respuesta inmunológica y respuesta inflamatoria Estimula: reabsorción activa de sodio en los riñones, reabsorción pasiva de agua en riñones (incrementando volumen sanguíneo y presión arterial) y secreción de potasio y H+ e la nefrona Machos: efectos reducidos en comparación con los andrógenos testiculares Hembras: efecto masculinizante
2. Medula adrenal: Hormona secretada Adrenalina
noradrenalina
Efectos Incremento del suministro de oxigeno y glucosa al cerebro o musculo (incrementando frecuencia cardiaca y presión arterial) Dilatación de pupilas Supresión de procesos fisiológicos no prioritarios Supresión de respuesta inmune Incremento del suministro de oxigeno y glucosa al cerebro y músculos.
Sistema reproductivo:
Cuerpo lúteo / folículo ovárico: Hormona secretada Progesterona
Mantienen el embarazo : Induce la etapa secretora en el endometrio Hace el moco cervical permeable al semen
Inhibe la respuesta inmune, ej., hacia el embrión Disminuye la contractilidad del músculo liso5 Inhibe la lactancia Inhibe el inicio del trabajo de parto.
Otras:
Antiinflamatorio Controla la coagulación y el tono vascular, los niveles de zinc y cobre, los niveles de oxígeno celular y el uso de las reservas de grasa para generación de energía Asistencia de la función tiroidea y el crecimiento óseo por medio de los osteoblastos Promueve la cicatrización mediante la regulación del colágeno Previene el cáncer de endometrio mediante la regulación del efecto de los estrógenos Estructural: Promueve la aparición de los caracteres sexuales femeninos Acelera la tasa de crecimiento Acelera el metabolismo Reduce la masa muscular Estimula la proliferación del endometrio Incrementa el crecimiento uterino Mantiene los vasos sanguíneos y la piel Reduce la reabsorción ósea, incrementando la formación de hueso Síntesis de proteínas: Incrementa la producción hepática de proteínas ligando Coagulación: Incrementa los niveles circulantes de los factores II, VII, IX, X, antitrombina III, plasminógeno Incrementa la adherencia plaqueta Incrementa los niveles de HDL y triglicéridos Disminuye los niveles de LDL Balance de fluidos: Regula los niveles de sodio y la retención de agua Incrementa los niveles de somatropina Incrementa el cortisol y SHBG Cáncer: Incrementa el crecimiento de cánceres de seno sensibles a estrógenos
estrógenos
Regulación del calcio:
Incrementa los niveles de Factor de crecimiento epidérmico-1 Incrementa la temperatura basal durante la ovulación Reduce los espasmos y relaja el músculo liso
