Unidad 8. Fisiología humana I. Objetivos: Al finalizar la unidad, el alumno:

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1 Fisiología humana I Unidad 8 Objetivos: Al finalizar la unidad, el alumno: Comprenderá la importancia del estudio de la fisiología humana. Enunciará los diferentes tipos de tejidos del cuerpo humano. Explicará la fisiología básica de los tejidos que constituyen el cuerpo humano. Identificará los elementos constitutivos del aparato circulatorio. Explicará el proceso mediante el cual se lleva a cabo la circulación mayor y la circulación menor en el organismo humano. Enunciará las funciones que realiza el sistema linfático.

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3 biología 2 Introducción L os seres humanos son organismos pluricelulares que, para mantener su proceso vital en equilibrio, deben desarrollar funciones similares a las realizadas en un organismo unicelular eucarionte. La diferencia se establece en que, mientras en una célula existen la membrana, el núcleo y los organelos que desempeñan las funciones de relación, irritabilidad, movimiento, nutrición, digestión, excreción y reproducción, en los seres humanos funciones similares deben ser realizadas por estructuras macroscópicas complejas, integradas por conjuntos de células de morfología y funcionalidad específicas, que unidas a otros grupos celulares de formas y funciones diferentes, permiten una división eficiente del trabajo y la coordinación de todas ellas para garantizar los procesos que mantienen la vida del individuo en su conjunto. El ser humano se origina por la unión de los gametos masculino y femenino que, al fusionarse, forman el huevo o cigoto, célula única que mediante sucesivas mitosis genera un ser pluricelular. Conforme éste avanza en su desarrollo embriológico, debe producirse la diferenciación morfológica y funcional de las innumerables células que lo integran. Por lo tanto, la pluricelularidad trae consigo también la especialización de las células. Como ya se mencionó, en un organismo unicelular, como una monera o un organismo protista, la célula individual debe efectuar todas las actividades necesarias para su propia vida; por el contrario, en un organismo formado por muchos tipos de células, cada tipo desempeña una función específica. Por qué es necesaria la especialización de las células en los animales pluricelulares como el hombre? En el hombre, como en los animales, la mayoría de las plantas y muchos hongos, la pluricelularidad permite que las diferentes células estén especializadas para realizar ciertas funciones, lo cual permite una división eficiente del trabajo entre los distintos grupos de células. Por ejemplo, algunos grupos de células se especializan en captar estímulos internos o externos, en procesarlos y en elaborar una respuesta; otros incorporan, transportan y procesan sustancias nutritivas que mantienen activo el metabolismo del individuo y posteriormente eliminan los productos de desecho; otros grupos generan las células reproductivas que garantizan la supervivencia de la especie, en tanto que otros se encargan de producir los movimientos que facilitan el desplazamiento del ser humano de un lugar a otro, o realizan movimientos internos de diversas estructuras como el corazón, los intestinos, la vejiga urinaria, etcétera. Cómo se asocian dichas células para realizar sus funciones específicas? Para responder esta pregunta se analizarán en esta unidad los diferentes tipos de tejidos que integran el cuerpo humano, haciendo referencia a la morfología de sus células y a las funciones que realizan, y de manera particular se estudiarán los órganos que constituyen los diferentes aparatos y sistemas, en especial del sistema circulatorio y el linfático del hombre como un ejemplo de organismo animal. En las siguientes dos unidades se tratará la estructura y función de los tejidos y órganos que integran el aparato respiratorio, los sistemas digestivo, nervioso, reproductores masculino y femenino, y el desarrollo embriológico de un ser vivo humano. 341

4 Unidad La anatomía del hombre El estudio de la morfología de un organismo y las relaciones existentes entre sus diferentes estructuras es el área de estudio de la anatomía. El estudio de la anatomía del hombre comprende varios niveles de organización estructural que se asocian entre sí para constituir el cuerpo humano. El nivel más elemental de organización es el nivel químico o molecular, que incluye a todas las sustancias químicas esenciales para mantener la vida. Cómo se agrupan las células para integrar tejidos y órganos? Las moléculas se unen para formar el segundo nivel de organización: el nivel celular. Las células son las unidades básicas estructurales y funcionales de un organism o. Existen más de doscientos tipos diferentes de células en el cuerpo humano, pero para fines de clasificación se agrupan en cuatro: 1) epiteliales, 2) conjuntivas, 3) musculares y 4) nerviosas. Has estudiado ampliamente los niveles químico y celular en el libro didáctico de Biología 1, por lo que aquí analizaremos los siguientes niveles de organización estructural del cuerpo humano. El tercer nivel de organización es el de los tejidos. Los tejidos son grupos de células morfológicamente semejantes que tienen un origen embriológico similar y que, junto con su material intercelular, desempeñan funciones específicas. Entre los ejemplos de tejidos encontramos el tejido epitelial, que forma parte de la piel o recubre las paredes del estómago; el tejido conjuntivo, que apoya, conecta y sostiene en posición diferentes tejidos y órganos del cuerpo, como los tendones, los huesos y el cartílago; el tejido muscular, encargado de producir el movimiento del cuerpo y de los órganos internos, así como el tejido nervioso, responsable de iniciar, transmitir e interpretar los impulsos nerviosos que coordinan las actividades corporales. El otro nivel de complejidad estructural o de organización es el de los órganos. Los órganos están integrados por dos o más tejidos diferentes, poseen formas reconocibles y funciones específicas. Son ejemplos de órganos el corazón, el hígado, los pulmones, el cerebro y el estómago. El siguiente nivel de organización estructural es el de aparatos y sistemas. Un aparato o sistema está constituido por una asociación de órganos que tienen una función común. 342

5 biología 2 Por ejemplo, el sistema digestivo, que interviene en la degradación y absorción de los alimentos, está conformado por la boca, las glándulas salivales, la faringe, el esófago, el estómago, el intestino delgado, el intestino grueso, el recto, el hígado, la vesícula biliar y el páncreas. El nivel más alto es el nivel del organismo. Todas las partes del cuerpo funcionan de manera coordinada entre sí para constituir el organismo total, es decir, un individuo viviente. El cuerpo humano posee ciertas características anatómicas generales que ayudan a comprender todo el plan estructural. Por ejemplo, los seres humanos tienen una columna dorsal o vertebral, característica que los coloca en el grupo de los seres vivos denominados vertebrados. Además, los humanos tienen en gran parte simetría bilateral, lo cual significa que la mitad derecha e izquierda del cuerpo humano son imágenes en espejo. Una serie de órganos, considerados de importancia vital, deben ser protegidos de agresiones externas que puedan poner en peligro su integridad anatómica y funcional. Para tal fin, en el cuerpo humano existen cavidades constituidas por tejido óseo que cumplen ese propósito. Los espacios del cuerpo que contienen los órganos internos se denominan cavidades corporales. Como en los otros vertebrados (y en muchos de los invertebrados también) el cuerpo del hombre tiene un celoma (cavidad de origen embrionario). Este celoma está dividido en dos partes: la cavidad torácica y la abdominal, que están separadas por una capa de músculo: el diafragma (figura 8.1). Cavidad craneal Conducto vertebral Cavidad torácica Diafragma Cavidad abdominal Figura 8.1. Las dos cavidades principales del cuerpo de los vertebrados son la cavidad dorsal y la ventral. La cavidad dorsal está constituida por el canal vertebral y por la cavidad craneal. 343

6 Unidad 8 La cavidad torácica contiene el corazón, los pulmones y la parte superior del tracto digestivo; la cavidad abdominal contiene al estómago, los intestinos, el hígado y otros órganos relacionados con la excreción y reproducción. La parte inferior de la cavidad abdominal, aunque no está separada estructuralmente de la parte superior, frecuentemente es llamada cavidad pélvica. Otra cavidad, la dorsal, está dividida en la cavidad encefálica, rodeada por el cráneo, que contiene el cerebro y el canal o conducto vertebral, rodeado por las vértebras, el cual contiene a la médula espinal Tejidos Los organismos pluricelulares, especialmente los vertebrados, deben realizar una serie de funciones diversas. Para tal fin, las células se diferencian y se asocian en los denominados tejidos, los cuales se reúnen para formar órganos, y éstos a su vez, aparatos y sistemas. La ciencia que estudia los tejidos se llama histología (histio = tejido, logos = estudio de). Los diferentes tejidos del cuerpo se clasifican en cuatro grandes tipos de acuerdo con su función y estructura: Cuáles son los cuatro tipos básicos del tejido humano? Epitelial: cubre la superficie corporal, reviste las cavidades del cuerpo y forma glándulas. Conjuntivo: protege y brinda soporte al cuerpo; mantiene unidos a tejidos y órganos, almacena las reservas de energía. Muscular: es responsable del movimiento del organismo y de sus componentes por medio de la generación activa de energía contráctil. Nervioso: inicia, transmite e interpreta los impulsos nerviosos que coordinan las actividades corporales. Tejido epitelial El tejido epitelial realiza muchas actividades en el cuerpo, como la protección de tejidos subyacentes en contra de la invasión microbiana, la resequedad y los factores ambientales agresivos para la secreción, la formación de glándulas, y la captación de ciertos estímulos de los medios interno y externo. Cómo se clasifica el tejido epitelial o epitelio? El tejido epitelial, denominado simplemente epitelio, se puede dividir en dos subtipos: 1. Epitelio de cubierta y revestimiento. 2. Epitelio glandular. El tejido epitelial de cubierta y revestimiento constituye la cubierta de una superficie interna o externa. Cualquier superficie epitelial está siempre unida a una capa subyacente de material glicoproteínico microfibrilar elaborado y secretado por las mismas células epiteliales, denominada membrana basal, que relaciona los epitelios con el tejido conjuntivo que los sustenta. 344

7 biología 2 Ciertos epitelios de cubierta y revestimiento constituyen, junto con el tejido nervioso, las partes de los órganos de los sentidos que responden a los estímulos. Estos epitelios se denominan sensoriales, por ejemplo la retina, o el epitelio olfatorio. Por la disposición de sus capas el epitelio de revestimento se clasifica en epitelio simple, epitelio estratificado y epitelio pseudoestratificado. Si el epitelio se especializa en la absorción o la filtración y se encuentra en un área de uso mínimo y de poca laceración, las células del tejido se disponen en una sola capa, por lo que se denomina epitelio simple. Si el epitelio se encuentra en un área de alto grado de uso y riesgo de laceración, entonces las células se disponen en varias capas denominadas epitelio estratificado. Al igual que el epitelio simple, el epitelio pseudoestratificado tiene una sola capa de células. Sin embargo, algunas de las células no alcanzan la superficie dándole al tejido el aspecto de capas múltiples o apariencia estratificada. Las células del epitelio pseudoestratificado que llegan a la superficie secretan moco o poseen cilios que movilizan el moco y las partículas extrañas para eliminarlas del organismo. El tejido epitelial también se puede clasificar de acuerdo con la forma de sus células individuales como: escamoso, cuboidal, cilíndrico o columnar (figura 8.2). Por su parte, el tejido epitelial glandular constituye la porción secretora de las glándulas. Las células que constituyen este epitelio están especializadas en la función de secreción. Esto significa que poseen todos los componentes citoplasmáticos para sintetizar, modificar y liberar sustancias. Las células glandulares se localizan entre las células epiteliales de revestimiento o se sitúan agrupadas profundamente en el tejido conjuntivo subyacente a éstas. Las glándulas son de dos tipos: a) exocrinas, son aquellas que vierten su secreción hacia una superficie epitelial, y b) endocrinas, son las que liberan su producto elaborado al torrente circulatorio. Ambos tipos de epitelios están constituidos en gran parte o por completo, de células empaquetadas íntimamente con poco o nada de materia intercelular entre las células adyacentes (dicho material intercelular también se denomina matriz). Los puntos de unión entre las membranas plasmáticas adyacentes de las células epiteliales se designan uniones celulares. El tejido epitelial carece de irrigación sanguínea e inervación. 345

8 Unidad 8 Epitelio plano simple Epitelio plano estratificado Célula escamosa Epitelio cuboidal simple cuboidal Epitelio cúbico estratificado (biestratificado) Epitelio columnar cilíndrico simple Célula columnar cilíndrica Epitelio cilíndrico estratificado Epitelio pseudoestratificado cilíndrico ciliado secretor Figura 8.2. Representación esquemática de los tipos de células epiteliales que integran los epitelios de cubierta o de revestimiento: a) planas o escamosas, b) cuboidales y c) cilíndricas o columnares; disposición de ellas para integrar epitelios simples o estratificados. 346

9 biología 2 Ejercicio 1 1. Cuál es el área de estudio de la anatomía?. 2. El conjunto de células con características morfológicas y funcionales semejantes constituye un: a ) Órgano. b ) Ser vivo pluricelular. c ) Tejido. d ) Aparato. 3. Sitúa en orden de complejidad los diversos niveles de organización del ser humano y da un ejemplo de cada uno de ellos. a) ejemplo:. b) ejemplo:. c) ejemplo:. d) ejemplo:. e) ejemplo:. 4. Menciona los cuatro tipos de tejidos básicos que posee el cuerpo humano. a ). b ). c ). d ). 5. Los tejidos poseen las siguientes características, excepto: a ) Que tienen el mismo origen embriológico. b ) Que son grupos celulares morfológicamente semejantes. c ) Que sus células desempeñan funciones específicas. d ) Que son el primer nivel de organización de los seres humanos. 6. Contesta con una V si el enunciado es verdadero y con una F si es falso. a ) Los seres humanos son vertebrados que carecen de simetría bilateral. ( ) b ) El nivel de organización del cuerpo humano que sigue al de los tejidos es el de aparato. ( ) c ) El celoma del embrión humano se convierte en las cavidades torácica y abdominal. ( ) d ) El tejido muscular se encarga del movimiento de las diversas partes del cuerpo humano. ( ) e ) El tejido conjuntivo únicamente existe para unir células y formar tejidos. ( ) 347

10 Unidad 8 7. El tejido epitelial, formado por una sola capa de células, especializado en, se denomina. El tejido epitelial formado por varios, especializado en la protección o cubierta contra traumatismos o laceraciones, se le conoce con el nombre de. Tejido conjuntivo o conectivo El tejido más abundante del cuerpo es el tejido conjuntivo, también denominado tejido conectivo. Es un tejido de unión y soporte de otros tejidos. Es muy vascularizado, y como tal posee un rico aporte sanguíneo, a excepción del cartílago que es avascular. Las células del tejido conjuntivo están separadas entre sí por una considerable cantidad de sustancia intercelular (matriz) que ellas mismas elaboran y secretan. Sus funciones son de: Protección, soporte y unión entre células, tejidos y órganos. Separación de agrupaciones celulares (fibras) como en el músculo esquelético. Almacén de reserva de energía. Ciertas células se especializan en la defensa del organismo. La sustancia intercelular en un tejido conjuntivo determina las cualidades del mismo. Esta sustancia es inerte y puede consistir de material líquido, semifluido, en forma de gel o fibroso. Por ejemplo, en el cartílago la sustancia intercelular es firme pero muy flexible, en el hueso es dura y rígida. Las células del tejido conjuntivo producen la sustancia intercelular. También pueden almacenar grasa, fagocitar bacterias y detritos celulares; forman anticoagulantes o dan lugar a la aparición de anticuerpos que protegen en contra de diversos padecimientos. La clasificación del tejido conjuntivo se puede observar en el siguiente cuadro sinóptico: 1. Tejido conjuntivo a) Tejido conjuntivo mesenquimatoso. embrionario b) Tejido conjuntivo mucoso. 2. Tejido conjuntivo a) Tejido conjuntivo propiamente dicho. i) Tejido conjuntivo laxo (areolar). adulto ii) Tejido conjuntivo denso (colagenoso). iii) Tejido conjuntivo elástico. iv) Tejido conjuntivo reticular. b) Tejido conjuntivo especializado. i) Tejido adiposo. ii) Tejido cartilaginoso. iii) Tejido óseo. iv) Tejido vascular (sangre). v) Tejido linfático Tabla 8.1. Clasificación del tejido conjuntivo. 348

11 biología 2 1. El tejido conjuntivo embrionario está presente en el embrión o el feto; también se le denomina tejido conjuntivo mesenquimatoso, y ocupa la mayor parte del tejido de sostén del embrión. Un tejido similar se localiza en el cordón umbilical en forma de tejido conjuntivo mucoso, integrando la sustancia conocida como gelatina de Wharton. En el individuo adulto forma la pulpa dentaria. Cómo se clasifica el tejido conjuntivo o conectivo? 2. El tejido conjuntivo adulto es el tejido de sostén de un ser humano en toda su vida posnatal. Se forma por crecimiento y diferenciación del mesénquima y no cambia después del nacimiento. Este tejido se clasifica en aquel que une o sostiene a otros tejidos (tejido conjuntivo propiamente dicho) y el que desarrolla funciones diferentes a las de unir o sostener (tejido conjuntivo especializado). a) El tejido conjuntivo propiamente dicho comprende a su vez diversos tejidos, tales como: i. El tejido conjuntivo laxo, que es uno de los que tienen distribución más amplia en el cuerpo. Está integrado por cantidades similares de células, sustancia intercelular amorfa y fibrilar. Las células que lo constituyen son fibroblastos y fibrocitos, además de otros tipos celulares como las adiposas, cebadas, plasmáticas y diversos tipos de leucocitos. La sustancia intercelular amorfa está compuesta por agua, glicoproteínas y ácido hialurónico. En esta matriz coloidal se sustenta la matriz fibrilar, formada por: Fibras colágenas muy gruesas, flexibles y resistentes ante una fuerza de tracción, aunque permiten cierta flexibilidad al tejido. Fibras elásticas, más pequeñas que las colágenas, se ramifican libremente y se entrelazan una con otra; pueden estirarse hasta 50% más de su longitud. Fibras reticulares, también constituidas por colágena, además de cierta cantidad de glicoproteína. Son fibras muy delgadas que forman redes ramificadas. Banda, cable o haz. Fibra Fibrilla Microfibrilla 280 nm a b Figura 8.3. Representación esquemática de haces de fibras colágenas. a) Al microscopio fotónico. El colágeno, producido por células del tejido conjuntivo, constituye alrededor de un tercio de la proteína del cuerpo humano. b) El colágeno está compuesto por largas moléculas de polipéptidos que espontáneamente se ensamblan en fibrillas con forma de cable. 349

12 Unidad 8 ii. El tejido conjuntivo denso (de colágena o colagenoso) se caracteriza por un paquete más compacto de fibras que pueden estar dispuestas de manera regular o irregular, y que poseen un color blanquecino. El tejido conjuntivo denso se adapta para soportar tensión en una dirección y las fibras tienen una disposición paralela y ordenada. Por ello se clasifica en: Tejido conjuntivo denso de disposición regular (que forma tendones). Tejido conjuntivo denso de disposición irregular (constituye fascias y aponeurosis). iii. El tejido conjuntivo elástico, a diferencia del tejido conectivo denso, tiene predominio de fibras elásticas ramificadas libremente, de color amarillento. Se puede distender y cambiar de forma. Es un componente de las paredes de las arterias elásticas, los bronquios intrapulmonares y el tejido que constituye a los pulmones. Brinda resistencia y distensión a estos órganos, lo cual permite a las estructuras realizar sus funciones de manera eficiente. iv. El tejido conjuntivo reticular está constituido por una trama de fibras reticulares que se entrelazan. Sirve de soporte delicado para muchos órganos, incluyendo el hígado, el bazo y los ganglios linfáticos. También ayuda a mantener juntas las fibras del tejido muscular liso. 350

13 biología 2 Célula adiposa Linfocito pequeño Capilar Fibras elásticas Macrófago Fibras colágenas Fibroblasto Célula plasmática Célula cebada Componentes celulares y fibrilares del tejido conjuntivo. a) Embrionario mesenquimatoso b) Tejido conectivo denso irregular c) Tejido conectivo denso regular o tendinoso d) Tejido conectivo reticular Figura 8.4. Representación esquemática de los diferentes tipos de tejido conjuntivo propiamente dicho. a) Tejido embrionario o mesenquimatoso. b) Tejido conjuntivo laxo. c) Tejido conjuntivo denso irregular. d) Tejido conjuntivo denso regular o tendinoso. e) Tejido reticular. 351

14 Unidad 8 b) Tejido conjuntivo especializado Se considera así a un grupo de tejidos conjuntivos que, por las características morfológicas y funcionales de sus componentes celulares y matriz intercelular, desarrollan funciones específicas diferentes a las de soporte o sostén. i. El tejido adiposo está formado por células esféricas, grandes (80 a 100 mm de diámetro) denominadas adipocitos, especializadas en el almacenamiento de grasa y, por lo tanto, de energía. Los lípidos que almacenan ocupan la mayor parte del volumen celular, de tal manera que el núcleo y la escasa cantidad de citoplasma son rechazados hacia la periferia de la célula (figura 8.5a). El tejido adiposo se encuentra dondequiera que se localice el tejido conjuntivo. Es un mal conductor del calor y, por tanto, reduce la pérdida calórica a través de la piel; por lo general apoya y protege varios órganos. Se encarga de moldear el cuerpo. Figura 8.5. Tejido conjuntivo especializado. a) Tejido adiposo. b) Cartílago hialino. c) Cartílago fibroso y d) Cartílago elástico. 352

15 biología 2 ii. El cartílago es capaz de endurecerse de manera considerable y ejercer más tensión que los tejidos que se han mencionado anteriormente. A diferencia de otros tejidos conjuntivos, el cartílago no tiene vasos sanguíneos ni nervios, excepto en su superficie, rodeada por un tejido conectivo denso dispuesto de manera irregular denominado pericondrio. Está constituido por un conjunto de células, los condrocitos, envueltos por una red densa de fibras colágenas y elásticas, embebidas con firmeza en el Condroitin sulfato, sustancia intercelular parecida a la jalea (figura 8.5b). Su rigidez se debe a las fibras colágenas y su elasticidad al Condroitin sulfato. De acuerdo con los componentes fibrilares que integran la matriz del cartílago, éste se divide en: Cartílago hialino. Aparece en el cuerpo como una sustancia nacarada azulosa y es el tipo de cartílago más profuso en el organismo. Las fibras más abundantes son las reticulares y colágenas. Se encuentra en las articulaciones de los huesos largos, en el extremo ventral de las costillas, en los anillos traqueales y forma el esqueleto primitivo del embrión. Fibrocartílago. Se encuentra en la sínfisis del pubis, el punto donde los huesos de la cadera se unen, en los discos intervertebrales y los meniscos de la rodilla. Está formado por haces de fibras colágenas que se disponen de manera paralela; entre ellas se sitúan los condrocitos. Cartílago elástico. Brinda elasticidad y resistencia, gracias a la presencia de abundantes fibras elásticas rodeadas de matriz amorfa. Se localiza en la epiglotis de la laringe, la oreja y la trompa de Eustaquio. iii. El tejido óseo se caracteriza porque la sustancia intercelular consiste de sales minerales, principalmente fosfato de calcio y carbonato de calcio, así como fibras de colágena. Las sales son responsables de la dureza del hueso. Se clasifica en compacto y esponjoso (figura 8.6), dependiendo de la manera en que se organizan las células y la sustancia intercelular. En un hueso largo como el fémur, el tejido óseo compacto ocupa la parte periférica del hueso y el esponjoso la porción interna. Es importante hacer notar que el tejido óseo es vascular, es decir, las lagunas de tejido óseo en cuyo interior se localizan los osteocitos, están interconectadas por canalículos. Figura 8.6. Representación esquemática del tejido óseo. a) Tejido óseo esponjoso. b) Tejido óseo compacto. 353

16 Unidad 8 Las células del tejido óseo son de tres tipos: Osteoblastos. Generan la matriz ósea orgánica y depositan en ella sales de calcio. Osteocitos. Mantienen el metabolismo del hueso maduro y ocupan las lagunas óseas. Osteoclastos. Células gigantes, multinucleadas, que destruyen, reabsorben y remodelan el tejido óseo. El cartílago, las articulaciones y el tejido óseo constituyen juntos el sistema esquelético. iv. El tejido vascular (sangre) es un tejido conjuntivo líquido que consiste de sustancia intercelular denominada plasma y de elementos formes (células y estructuras similares a las células). Este tejido se estudiará más adelante. Ejercicio 2 1. Es un tejido conjuntivo que carece de irrigación sanguínea. a) Óseo. b) Cartilaginoso. c) Adiposo. d) Mesenquimatoso. 2. Contesta con una V si el enunciado es verdadero y con una F si el enunciado es falso. a ) El esqueleto del embrión y del feto está constituido en su mayor parte por cartílago hialino. ( ) b ) En la matriz intercelular del tejido conjuntivo denso predominan las fibras elásticas. ( ) c ) Las células del tejido adiposo almacenan una gran cantidad de lípidos y proteínas. ( ) d ) La matriz intercelular del tejido conjuntivo es el producto de secreción de sus células. ( ) e ) Las células que generan la matriz ósea orgánica e inorgánica son los osteocitos. ( ) f ) El tejido conjuntivo laxo posee los tres tipos de fibras, así como fibroblastos, fibrocitos y matriz líquida. ( ) g ) Una mayor presencia de fibras elásticas se puede observar en la arteria aorta. ( ) h ) La pulpa dentaria y la gelatina del cordón umbilical son ejemplos de tejido conectivo laxo. ( ) 3. El cartílago elástico se encuentra en las siguientes estructuras, menos en: a ) La epiglotis. b ) El pabellón auricular. 354

17 biología 2 c ) La sínfisis púbica. d ) La trompa de Eustaquio. 4. Tipo de tejido conjuntivo en el cual los componentes celulares, fibrilares y matriz líquida se encuentran presentes en similares proporciones. a ) Tejido conjuntivo denso. b ) Tejido conjuntivo reticular. c ) Tejido conjuntivo elástico. d ) Tejido conjuntivo laxo. 5. El tejido óseo se caracteriza porque es una importante reserva de: a ) Calcio. b ) Lípidos. c ) Proteínas. d ) Glúcidos. 6. Correlaciona los términos de la columna de la derecha con los de la izquierda. a ) Tejido óseo. ( ) I. Sus fibras se disponen en forma de redes b) Tejido adiposo. ( ) tridimensionales. c ) Tejido reticular. ( ) II. Se localiza en los meniscos articulares y en la d ) Tejido sínfisis púbica. mesenquimatoso. ( ) III. Está organizado en denso y esponjoso. e ) Tejido conjuntivo IV. Posee células que almacenan lípidos. denso. ( ) V. Forma parte del tejido conjuntivo embrionario. f ) Cartílago fibroso. ( ) VI. Generalmente integra tendones, fascias y aponeurosis. Tejido muscular El tejido muscular está constituido por células alargadas, fusiformes o cilíndricas, llamadas fibras musculares, altamente especializadas en la función de contracción, generadora de movimiento y producción de calor. Alrededor de un 40% del peso de nuestro cuerpo está constituido por tejido muscular. Cuáles son las funciones del tejido muscular? El tejido muscular se clasifica en tres tipos: estriado esquelético, estriado cardiaco y liso. El tejido muscular estriado esquelético se designa así por su localización (está unido a los huesos). Se le denomina estriado porque las fibras contienen bandas oscuras y claras alternadas (estrías) (figura 8.7a) que son perpendiculares a los largos ejes de las fibras. El tejido muscular esquelético es voluntario, debido a que puede contraerse o relajarse por medio del control consciente. Sus fibras son multinucleadas (tienen más de un núcleo). Los elementos contráctiles que las integran son proteínas denominadas miofilamentos. Un 355

18 Unidad 8 músculo esquelético está generalmente ligado a dos o más huesos directamente, o por medio de fibras resistentes de tejido conjuntivo conocidas como tendones. TRÍCEPS BÍCEPS a b Figura 8.7a) Representación de fibras de tejido muscular estriado esquelético mostrando las bandas claras y oscuras y la presencia de varios núcleos. b) Esquema que muestra los músculos del brazo en la actividad de f lexión y extensión. Algunos de ellos, como los que conectan a los dedos y sus músculos, pueden ser muy largos. Cuando el músculo se contrae, los huesos se mueven alrededor de una articulación que está unida por ligamentos y contiene un fluido lubricante. La mayoría de los músculos esqueléticos del cuerpo, como el bíceps y el tríceps, trabajan en pares antagonistas, esto es, uno dobla la articulación y el otro la extiende (figura 8.7b). El tejido muscular estriado cardiaco forma la masa de la pared del corazón y, al igual que el esquelético, sus fibras muestran una estriación transversal. El movimiento de este tejido es involuntario, su contracción no se somete a control consciente. Sus fibras, rectangulares, cilíndricas y cortas, generalmente se bifurcan y se unen por sus extremos a otras fibras vecinas mediante zonas engrosadas denominadas discos o bandas intercalares, integrando una red tridimensional, que facilita la conducción del potencial de acción del músculo. Tienen un solo núcleo localizado en posición central (figura 8.8a). El tejido muscular liso se localiza en las paredes de las estructuras internas huecas, como los vasos sanguíneos, el estómago, los intestinos, el útero y la vejiga urinaria. Sus fibras son involuntarias. Cada fibra muscular tiene la forma de un huso, es decir, la región media se encuentra ensanchada en tanto que los extremos terminan en punta. Carecen de estriación transversal. Las fibras poseen un solo núcleo, colocado en posición central (figura 8.8b). 356

19 biología 2 a) Músculo cardiaco estriado b) Fibras musculares lisas Figura 8.8 a) Esquema de las fibras musculares estriadas cardiacas. Observa la unión de las fibras con fibras vecinas mediante los discos intercalares. b) Representación diagramática del tejido muscular liso. Nota la localización central del único núcleo de sus fibras musculares lisas. Tejido nervioso El tejido nervioso es uno de los tejidos más significativos para el buen funcionamiento del cuerpo humano. El tejido nervioso está integrado por dos tipos de células: neuronas y neuroglia (células gliales). Las neuronas son células altamente especializadas en captar diferentes estímulos, los cuales convierten a impulsos nerviosos y los conducen a otras neuronas, fibras musculares o glándulas. Son las unidades estructurales y funcionales del sistema nervioso. Están constituidas por tres porciones básicas: un cuerpo celular y dos tipos de prolongaciones: dendritas y un axón, llamadas también fibras nerviosas (figura 8.9). Existe una distinción significativa entre neuronas y neuroglia? Las neuronas suelen adoptar diversas formas (figura 8.10). Las dendritas son prolongaciones sumamente ramificadas que conducen impulsos nerviosos hacia el cuerpo neuronal. El axón es una prolongación larga, única, que conduce impulsos nerviosos del cuerpo celular a otra neurona o hacia células efectoras. 357

20 Unidad 8 Sustancia de Nissl Nudo de Ranvier Colateral Dendritas Cono axónico c) b) a) Segmento inicial Axón o cilindroeje Células de Schwann Vaina de mielina Figura 8.9. Representación esquemática de una neurona. a) Cuerpo celular, b) dendritas, c) axón. Las células nerviosas reciben y transmiten señales provenientes del ambiente externo o interno. También procesan y guardan esta información, y son responsables de las complejas funciones de la conciencia, la memoria y el pensamiento. Conforman alrededor del 10% del tejido nervioso. El 90% restante está formado por células gliales (figura 8.10b) astrocitos, oligodendrocitos y microglia que sostienen a las neuronas físicamente y las nutren; proporcionan a los axones la cubierta de mielina e intervienen en procesos de fagocitosis, respectivamente. El tamaño total de una neurona (cuerpo y prolongaciones) puede alcanzar gran longitud. Por ejemplo, el axón de una sola neurona motora (célula nerviosa que activa al músculo) puede extenderse desde la médula espinal hasta un dedo del pie derecho, y una neurona sensorial (las que transmiten sensaciones al cerebro) localizada cerca de la espina dorsal, puede mandar una dendrita hasta un dedo del pie y el axón hasta la parte baja del cerebro. En el hombre, una neurona puede medir cerca de dos metros (en la jirafa, hasta cinco metros). Un nervio está formado por numerosas fibras nerviosas unidas por tejido conjuntivo. 358

21 biología 2 a) Astrocito fibroso b) Astrocito protoplasmático Oligodendrocitos Microglia Figura 8.10 a) Ejemplos de neuronas que llevan mensajes dentro del sistema nervioso central. b) Células gliales: astrocitos y oligodendrocitos. 359

22 Unidad 8 Uno de los ejemplos más simples de la función de las células nerviosas es el arco reflejo. En los vertebrados siempre implica dos tipos de neuronas: una sensorial, que lleva impulsos de una célula receptora al sistema nervioso central (la médula espinal y el cerebro), y una motora, que los conduce del sistema nervioso central a alguna otra parte del cuerpo. Frecuentemente también implica a una o más interneuronas, las cuales son las que transmiten impulsos entre las neuronas sensoriales y las motoras. En una acción refleja simple (figura 8.11), el estímulo es recibido por la neurona sensorial y transmitido a la médula espinal. Aquí, la neurona sensorial activa una motora. La neurona motora estimula al músculo, que se contrae produciendo el familiar "reflejo de la rodilla". Médula espinal Músculo extensor Ligamento patelar Neurona motora Neurona sensorial Figura El ref lejo de rodilla es un ejemplo sencillo de la acción de las células nerviosas. Cuando el ligamento situado por debajo de la rótula es estimulado por un golpe repentino, un impulso nervioso es llevado por una neurona sensorial hasta la médula espinal, donde se transmite a una neurona motora. Este impulso es llevado por la neurona motora al músculo apropiado, que se contrae. 360

23 biología 2 Ejercicio 3 1. Función celular altamente desarrollada en las fibras (células) musculares. a) Excitabilidad. b) Reproducción. c) Contractibilidad. d) Síntesis y secreción. 2. Completa la siguiente frase: El músculo estriado cardiaco se caracteriza porque sus fibras son de contracción, tienen un solo y se unen en sus extremos con otras fibras mediante. 3. Las fibras musculares lisas forman parte del tejido contráctil de varios órganos, excepto de: a) El corazón. b) El intestino delgado. c) Las arterias. d) El útero. 4. Señala tres características que identifiquen a las fibras musculares lisas. a ). b ). c ). 5. Especifica en el dibujo las partes de la neurona señaladas con números

24 Unidad 8 6. Completa la siguiente frase: El tejido nervioso está formado por dos tipos de células a) que constituyen el del total de la población celular. Están formadas por un cuerpo celular y dos tipos de prolongaciones y ; y b), células responsables de las funciones de y, y constituyen el % del total del tejido nervioso. 7. Indica la función celular que las neuronas han desarrollado ampliamente. a ) Reproducción. b ) Excitabilidad. c ) Contractibilidad. d ) Fagocitosis Órganos, aparatos y sistemas Los tejidos se unen entre sí formando órganos. Por ejemplo: la mano está constituida por la unión y funcionamiento de varios tejidos (epitelial, muscular, sanguíneo, óseo y nervioso). Por lo tanto, la habilidad que desempeña este importante órgano humano Cuál es el campo de la anatomía descriptiva? está condicionada por la eficiencia funcional de sus tejidos. De similar manera, el intestino delgado está constituido por varios tejidos: el epitelial, que forma las vellosidades encargadas de absorber las sustancias nutritivas, el tejido conjuntivo submucoso, los vasos sanguíneos, y el tejido muscular de sus paredes, y a su vez integra el sistema digestivo. Por lo tanto, un órgano es un conjunto de tejidos que actúan desempeñando una parte de la función referida a un aparato o sistema del cuerpo humano. Los aparatos y sistemas actúan, a su vez, coordinadamente Integración y control El cuerpo humano está compuesto de trillones de células de más de doscientas clases distintas, agrupadas en tejidos de función y estructura diferentes. Cada célula trabaja de manera individual, desintegrando la glucosa, produciendo ATP, construyendo y manteniendo membranas celulares y organelos, produciendo enzimas y otras moléculas proteínicas, dividiéndose o no, etcétera. Para que el organismo completo sobreviva, todas estas células, tejidos y órganos deben coordinar sus funciones de manera armónica y sincronizada. Por ejemplo, qué se siente cuando uno está enfurecido o muy asustado? Las características físicas de un gran enojo o susto son resultado de una descarga simultánea de muchas fibras nerviosas. Algunas de éstas provocan que los vasos sanguíneos de la piel y el tracto intestinal 362

25 biología 2 disminuyan su luz; esta contracción incrementa el regreso de la sangre al corazón, éste late más aprisa, se eleva la presión sanguínea y fluye más sangre a los músculos, el ritmo respiratorio aumenta y las pupilas se dilatan. Los músculos de los folículos pilosos se contraen. El movimiento de los intestinos disminuye y los esfínteres musculares anales y de la vejiga se relajan; estas reacciones inhiben la digestión, pero el relajamiento de los esfínteres provoca el defecar u orinar de manera involuntaria. Se producen hormonas que causan la liberación de grandes cantidades de azúcar del hígado hacia la corriente sanguínea; este azúcar provee Qué pasa en el organismo de un individuo cuando está enfurecido o muy asustado? de energía extra a los músculos. Las glándulas suprarrenales liberan epinefrina (adrenalina) y norepinefrina (noradrenalina). Como consecuencia, el cuerpo completo se prepara para una acción de defensa o de huida. Sin embargo, es obvio que la respuesta al ambiente exterior es sólo una pequeña parte de la necesidad que el organismo tiene de integrar sus diferentes unidades funcionales. Actividades igualmente complejas y vitales, aunque menos obvias, son necesarias para la constante regulación del ambiente interno. El mantenimiento de un ambiente interno constante es conocido como homeostasis (permanecer igual) y es una de las características principales de los organismos vivientes. La homeostasis es característica aun de los organismos unicelulares más simples. En un organismo tan complejo como el del hombre implica un constante monitoreo y regulación de una gran cantidad de factores diferentes, incluidos el oxígeno y el dióxido de carbono, la glucosa y otros nutrimentos, las hormonas, los iones y otras sustancias orgánicas e inorgánicas. A pesar de los cambios en el ambiente externo y las respuestas del organismo, las concentraciones de estas sustancias en los fluidos del cuerpo deben permanecer relativamente estables. Cada célula, tejido y órgano en el cuerpo contribuye de alguna manera a esta extraordinaria estabilidad. Por ejemplo, el hígado actúa como una fábrica metabólica, desechando moléculas orgánicas o aumentándolas según sea necesario. El consumo de oxígeno puede ser mayor o menor, pero el ritmo al que los pulmones toman oxígeno o al que el corazón bombea la sangre son regulados de tal manera que la provisión para cada célula permanezca constante. Así, aunque examinemos los aparatos del cuerpo uno por uno, como se hace convencionalmente, es importante recordar que todos trabajan en armonía y que la función de uno es afectada por la de los otros. Los centros de control más importantes de la homeostasis son los sistemas nervioso y endocrino. Los componentes anatómicos y las funciones de los mismos serán analizados en las siguientes unidades de este libro. Dentro de los aparatos y sistemas que constituyen el cuerpo humano, el aparato circulatorio o sistema cardiovascular cumple una función muy importante, ya que es el encargado de hacer circular la sangre por todos los tejidos, llevando a ellos el aporte nutricio y recogiendo los productos de desecho. A su estudio dedicaremos el siguiente apartado. 363

26 Unidad Aparato circulatorio En el ámbito celular, cómo repercuten las funciones que realiza el aparato circulatorio? Tanto en organismos unicelulares como en algunos multicelulares muy pequeños, las necesidades de cada célula están sustentadas por el medio en el que vive el organismo. En animales más grandes y complejos tales necesidades son cubiertas mediante un sistema de transporte. En el hombre y otros vertebrados el intercambio de gases (O 2 y CO 2 ), el transporte de moléculas de sustancias nutritivas, el transporte y difusión de las hormonas y la eliminación de los desechos se realizan mediante la corriente sanguínea. La sangre circula a través de un circuito cerrado de vasos continuos impulsada por las contracciones de un órgano muscular especializado: el corazón. Este conjunto de órganos también es conocido como sistema cardiovascular (de cardios, corazón y vasculum, vaso pequeño). En éste, el corazón bombea la sangre a las arterias mayores, de éstas viaja por otras más pequeñas (las arteriolas) y luego pasa a otros vasos todavía más diminutos, los capilares. De los vasos capilares la sangre pasa a pequeñas venas (las vénulas), de éstas a otras venas mayores, las cuales conducen la sangre de regreso al corazón. En el hombre, el diámetro de la abertura de la arteria más grande, la aorta, es de 2.5cm, el de un vaso capilar sólo 8 micrómetros y la de la vena más grande, la vena cava, 3 cm. Dirección de la circulación Fibras colágenas Fibras elásticas y músculo liso Arteria Endotelio Capilar Endotelio Fibras colágenas Vena Fibras elásticas y músculo liso Arteria Endotelio Vena a) b) Figura a) Estructura de los vasos sanguíneos. Al corazón. b) Microfotografía de una vena grande y de una arteria pequeña. La arteria puede ser identificada por su pared muscular gruesa. 364

27 biología 2 Las arterias, las venas y los vasos capilares no difieren sólo en su diámetro, sino también en la estructura de sus paredes. Cada una está forrada en su interior con endotelio, una clase de epitelio de revestimiento. Como podemos ver en la figura 8.12, los vasos capilares tienen paredes de sólo una célula de espesor; el intercambio de gases, nutrimentos y desechos entre la sangre y las células del cuerpo se lleva a cabo a través de estas delgadas paredes capilares. Las paredes de las venas y arterias contienen músculo liso y tejido conjuntivo. Las arterias tienen paredes elásticas gruesas y resistentes que pueden soportar la presión de la sangre cuando ésta sale del corazón. Las venas tienen lúmenes (diámetros) más grandes, y paredes más delgadas y elásticas que minimizan la resistencia a la corriente sanguínea en su regreso al corazón Los vasos capilares y la difusión Los vasos capilares llevan a cabo la verdadera función del sistema cardiovascular, la cual consiste en abastecer a todas las células de oxígeno, moléculas nutritivas, hormonas y otros materiales. A través de sus finas paredes se realiza el intercambio de oxígeno y dióxido de carbono entre el torrente sanguíneo y la célula. Para entender cómo funciona este sistema de abastecimiento es necesario saber algunos principios de la transportación del agua: la mayoría de las moléculas que cruzan las paredes de los vasos capilares entran y salen por difusión. Algunas moléculas adicionales cruzan por flujo de magnitud, esto es, la presión de la sangre dentro de los vasos capilares tiende a expulsar los líquidos a través de las paredes. Al mismo tiempo, debido a las moléculas de proteínas presentes en la sangre, el líquido tiende a regresar a la corriente sanguínea por ósmosis. De esta manera, normalmente la salida y entrada de líquidos están balanceadas. Cuando este balance se pierde y la salida es mayor, el exceso de líquido se acumula en los tejidos, condición conocida como edema. Figura Representación esquemática del músculo cardiaco con un glóbulo rojo adentro de un vaso capilar. El corazón, como todos los otros tejidos del cuerpo, depende de la red de vasos capilares para su suministro de oxígeno y de otros materiales que son transportados por la sangre. 365

28 Unidad 8 Qué papel tienen los vasos capilares en el intercambio gaseoso entre el torrente sanguíneo y la célula?, cómo funciona el sistema de abastecimiento interno del organismo? Por lo general, la sangre no fluye de manera continua por las redes de los capilares. En lugar de ello lo hace de manera intermitente, debido a la contracción y a la relajación de las células de musculatura lisa de las metaarteriolas y de los esfínteres precapilares. Existe un vaso capilar cerca (a distancia de difusión rápida) de cada célula del cuerpo (la longitud total de vasos capilares en el cuerpo humano alcanza más de km). Aun las células en las paredes de las venas y arterias dependen de este sistema capilar para su abastecimiento de sangre, lo mismo que cada órgano del cuerpo, incluido el mismo corazón (figura 8.13). El intercambio de sustancias entre la sangre de los capilares y las células se efectúa mediante la difusión. Ésta se realiza, en su mayor parte, mediante las uniones endoteliales de los capilares continuos y los poros de los capilares. La pinocitosis interviene en el intercambio de algunas moléculas de pequeño tamaño (repasa en tu libro de Biología 1 los aspectos de difusión, ósmosis y pinocitosis). La movilización de agua y de sustancias disueltas (con excepción de las proteínas) a través de las paredes capilares depende de varias fuerzas o presiones opuestas. Algunas de estas fuerzas o presiones empujan el líquido fuera de los capilares hacia los espacios intersticiales circundantes, lo que da como resultado la filtración. La acumulación de líquido en estos espacios se evita en virtud de la presencia de fuerzas opuestas que lo desplazan de dichos espacios hacia los capilares sanguíneos, dando por resultado su reabsorción. Estas presiones son resultado de diversos procesos hidrostáticos que se establecen en nuestro organismo. La presión de la sangre en los capilares, denominada presión hidrostática, tiende a movilizar los líquidos de los capilares. Existen también presiones osmóticas que participan en la movilización hídrica. Las presiones osmóticas se deben a la presencia de proteínas no difundibles en la sangre y en el líquido intersticial. La presión osmótica de la sangre, la cual tiende a movilizar líquido desde los espacios intersticiales hacia los capilares, tiene un promedio de 28mm Hg en ambos extremos de los capilares. En contraposición a esta presión existe la presión osmótica del líquido intersticial, que atrae líquido desde los capilares hacia el tejido intersticial. Su participación es fundamental en la presión resultante, que conocemos como presión sanguínea La presión sanguínea La presión sanguínea es la fuerza con la cual la sangre empuja las paredes de los vasos sanguíneos. Se describe, convencionalmente, en términos de qué tan alto puede esta fuerza empujar una columna de mercurio. 366

29 biología 2 Para propósitos médicos normalmente se mide en la arteria del brazo izquierdo. La presión sanguínea o arterial normal en un hombre joven es de 120 milímetros de mercurio (120 mm Hg) cuando los ventrículos están contraídos (presión sanguínea sistólica), y 80 mm Hg cuando los ventrículos están relajados (presión diastólica). La presión arterial en una mujer joven es de 8 a 10 mm Hg menor que la del hombre, es decir, de 110 a 70 mm Hg. Por qué es importante conocer nuestra presión sanguínea? La presión es generada por la acción de bombeo del corazón, y cambia de acuerdo con la frecuencia a la que éste se contrae. La corriente sanguínea es directamente proporcional a la presión arterial; mientras más alta sea la presión, mayor será la corriente y viceversa. La presión sanguínea no es igual en las diferentes partes del sistema cardiovascular. Conforme la sangre se aleja a través de las redes de vasos, la presión disminuye, alcanzando el grado más bajo en las venas (figura 8.14). Con la ayuda de las contracciones de los músculos del cuerpo, la sangre regresa al corazón a través de las venas, que tienen paredes delgadas y válvulas que evitan que la sangre retroceda (figura 8.15). Por ejemplo, cuando una persona camina, los músculos de sus piernas se contraen y presionan a las venas situadas entre ellos. Esta acción incrementa la presión y el flujo de sangre dentro de la vena, facilitando su retorno al corazón. PRESIÓN (mm Hg) ATRIO VENTRÍCULO ARTERIAS ARTERIOLAS Y CAPILARES VENAS ATRIO VENTRÍCULO ARTERIAS ARTERIOLAS CAPILARES VENAS CORAZÓN DERECHO CIRCULACIÓN PULMONAR CORAZÓN IZQUIERDO CIRCULACIÓN SISTEMÁTICA Figura La presión de la sangre varía en las diferentes áreas del sistema cardiovascular. Las f luctuaciones en la presión sanguínea producidas por tres latidos se muestran en cada sección del diagrama. 367

30 Unidad 8 a b Figura Las válvulas en las venas se abren para permitir el movimiento de sangre hacia el corazón, pero se cierran para prevenir su retroceso La regulación de la corriente sanguínea La corriente sanguínea en diferentes partes del cuerpo se modifica de acuerdo con los cambios en las actividades del organismo. Por ejemplo: La corriente a través de los músculos se incrementa durante el ejercicio. En el estómago y los intestinos, durante la digestión. En la piel se incrementa cuando hace calor y disminuye cuando hace frío. Cómo se lleva a cabo la regulación de la corriente sanguínea? La regulación de la corriente sanguínea depende de un principio físico: la corriente de un líquido a través de un tubo es proporcional al diámetro del tubo elevado a la cuarta potencia (D 4 ). El diámetro de las arteriolas, que abastecen directamente a los capilares, puede alterarse por anillos de músculo liso situados en sus paredes. Al contraerse el músculo liso el diámetro del vaso disminuye y la corriente sanguínea que entra en la red capilar decrece (figura 8.16). Por el contrario, cuando el músculo liso se relaja, los vasos se abren más y la corriente que entra en los vasos capilares aumenta. Esfínter muscular Arteriola Red capilar Vénula Figura Diagrama de una red de vasos capilares. El esfínter al final de la arteriola controla el f lujo sanguíneo a través de los vasos capilares. Estos músculos, inervados por el sistema nervioso autónomo, hacen posible la regulación del suministro de sangre a diferentes regiones del cuerpo, dependiendo del estado fisiológico del organismo. 368

31 biología 2 No importa la condición de las personas, siempre se puede mejorar a cualquier edad por medio del ejercicio. Existen diversos tipos de ejercicios, algunos son más efectivos que otros para mejorar la salud del sistema cardiovascular porque accionan grandes masas musculares. Un ejemplo es el ejercicio aeróbico que, al movilizar un gran número de músculos, aumenta el flujo de sangre al corazón, acelerando el índice metabólico en un periodo prolongado (por lo menos 20 minutos). Tres a cinco sesiones a la semana son, por lo general, las recomendadas. Las caminatas, las carreras, el montar en bicicleta, el esquiar y el nadar son ejemplos de ejercicios aeróbicos. El ejercicio sostenido aumenta las demandas de oxígeno en los músculos, y si las demandas se satisfacen es porque el gasto cardiaco es el adecuado y existe una función apropiada del sistema respiratorio. Después de varias semanas de entrenamiento el individuo aumenta su gasto cardiaco y por lo tanto incrementa el índice de oxígeno que llega a los tejidos, mejorando su sistema cardiovascular. El acondicionamiento físico permite obtener beneficios adicionales: el incremento de las lipoproteínas de alta densidad que contrarrestan el impacto del colesterol en la cardiopatía, una disminución de las concentraciones de triglicéridos y mejoramiento de la función pulmonar. Reduce la angustia y la depresión, es útil para el control de peso y aumenta la acción fibrinolítica del cuerpo para disolver los coágulos de sangre El corazón El corazón es un órgano impar, situado en el tórax. Está formado principalmente por músculo cardiaco. La figura 8.17 muestra un diagrama del corazón humano. Consta de cuatro cavidades, dos aurículas o atrios y dos ventrículos. El ventrículo izquierdo bombea la sangre a través de arterias distribuidas por todo el organismo hasta los capilares y de allí es recogida por las venas, que la transportan hacia el atrio derecho. A este proceso se le denomina circulación mayor, general o aórtica (figura 8.18). AORTA VENA CAVA SUPERIOR ARTERIA PULMONAR ARTERIA PULMONAR VENAS PULMONARES VENAS PULMONARES ATRIO IZQUIERDO ATRIO DERECHO VENTRÍCULO IZQUIERDO VENA CAVA INFERIOR VENTRÍCULO DERECHO Figura El corazón humano. Representación esquemática de los diversos componentes del corazón: cavidades y vasos sanguíneos arteriales y venosos. 369

32 Unidad 8 Venas de la parte superior del cuerpo Cabeza y cuello Arterias a la parte superior del cuerpo Hombro y brazos Vena cava superior Pulmón Aorta Aurícula izquierda Arteria pulmonar Venas pulmonares Pulmón Atrio derecho Ventrículo derecho Ventrículo izquierdo Vena portal hepática Vena cava inferior Hígado Canal digestivo Riñones Aorta Venas de la parte inferior del cuerpo Arterias a la parte inferior del cuerpo Figura Representación de la circulación mayor y la circulación menor. Qué función vital desempeña el corazón humano? Cuál es la función de las válvulas? Del atrio derecho la sangre pasa al ventrículo derecho, en el mismo lado. Éste la bombea hacia los pulmones por medio de la arteria pulmonar. En los pulmones, la sangre es liberada de dióxido de carbono y cargada de oxígeno (hematosis). Por medio de las venas pulmonares pasa al atrio izquierdo, completándose así la circulación menor o pulmonar. Del atrio izquierdo pasa al ventrículo izquierdo para iniciar un nuevo ciclo de la circulación mayor. 370

33 biología 2 En un hombre sano en reposo, el proceso rítmico del corazón se lleva a cabo aproximadamente 70 veces por minuto; en ejercicio intenso, la velocidad se incrementa más del doble. El corazón bombea litros de sangre al día. Qué controla los latidos del corazón? En los vertebrados, el latido del corazón se origina en el músculo cardiaco. El corazón de un vertebrado seguirá contrayéndose, aun después de que haya sido extraído del cuerpo, si se mantiene en una solución nutritiva. En los embriones de los vertebrados el corazón empieza a palpitar en una etapa temprana del desarrollo, antes de que aparezca algún nervio. De hecho, las células del corazón del embrión, aisladas en un tubo de ensayo, continúan latiendo durante un tiempo. El latido del músculo cardiaco está sincronizado por un área especial del corazón conocida como nodo sino auricular, que se localiza en la aurícula derecha (figura 8.19). Este nodo funciona como un marcapasos natural para el corazón. Cuando se alteran los elementos principales del sistema de conducción se presenta un ritmo cardiaco irregular. En un tipo de trastornos del ritmo, los ventrículos no reciben normalmente los impulsos auriculares, haciendo que los ventrículos y las aurículas se contraigan de manera independiente. En los individuos con esta condición, denominada arritmia cardiaca, ésta se puede restablecer por medio de un marcapasos artificial, instrumento que envía pequeñas descargas eléctricas que estimulan al corazón. Muchos de los nuevos marcapasos artificiales, llamados marcapasos de ajuste activo, aceleran automáticamente el latido durante el ejercicio. c) Haz de His a) Nodo sinoauricular (marca paso) d) Fibras de Purkinje b) Nodo aurículo ventricular Figura Esquema que representa el sistema de conducción automático del latido cardiaco. a) Nodo sino auricular. Algunos de los nervios que regulan la contracción del corazón terminan en esta región. b) Nodo aurículo ventricular. c) Haz de His. d) Fibras de Purkinje. 371

34 Unidad 8 Aproximadamente 100 milisegundos después de que el marcapasos funciona, de ambas aurículas parten impulsos que estimulan una segunda área de tejido nodal, el nodo auriculoventricular. Éste es el único puente eléctrico que existe entre las aurículas y los ventrículos. Está formado por fibras de conducción lenta. Esto produce una demora entre las contracciones auriculares y ventriculares, para que el latido auricular se complete antes de que el latido ventricular empiece. Del nodo auriculoventricular, la estimulación pasa al haz de His (llamado así en honor a su descubridor) y después a las paredes de los ventrículos derecho e izquierdo, mediante una serie de ramificaciones denominadas fibras de Purkinje, produciéndose la contracción simultánea de los ventrículos. A pesar de que el sistema nervioso autónomo no inicia el latido del corazón de los vertebrados, sí controla su ritmo. Las fibras del sistema parasimpático viajan a través del nervio vago, un nervio largo que corre del cuello a lo largo de la tráquea y llega al corazón. Estas fibras nerviosas secretan acetilcolina, la cual tiene un efecto retardante en el marcapasos, y de este modo la velocidad de los latidos decrece. De manera inversa, las fibras del sistema nervioso simpático secretan norepinefrina, la cual estimula al marcapasos, incrementando la velocidad de los latidos. La epinefrina y la norepinefrina producidas por la médula de la glándula suprarrenal afectan al corazón, del mismo modo en que lo hacen los nervios simpáticos El centro regulador cardiovascular Los nervios simpáticos y parasimpáticos que van al corazón son controlados por el centro regulador cardiovascular, que se localiza en la médula oblonga, una pequeña región del cerebro cercana a la unión del cerebro y la médula espinal. Qué es y cuál es la función del centro regulador cardiovascular? Qué relación existe entre el sistema nervioso y el cardiovascular? El centro regulador cardiovascular también controla la inervación del músculo liso de las arteriolas. Por lo tanto, si la corriente sanguínea se incrementa en una parte específica del cuerpo debido a la dilatación de las arteriolas, el corazón se activa simultáneamente para desarrollar una presión más alta que soporte esta corriente. Por otra parte, dicho centro integra los reflejos que controlan la presión sanguínea. Recibe la información de la presión existente de receptores especializados (cuerpo y seno carotídeo), localizados en grandes arterias del cuello (las carótidas) y cerca del corazón. Los órganos efectores de los reflejos son, como ya habíamos visto, el corazón y los vasos sanguíneos. Las enfermedades que interfieren con estos reflejos se acompañan de presión sanguínea continuamente alta o baja, llamadas hipertensión o hipotensión, respectivamente. 372

35 biología La composición de la sangre Tradicionalmente se ha considerado a la sangre un tejido conectivo especializado, ya que en sentido estricto no contribuye a la unión física. Sin embargo, se incluye en tal categoría porque: Se origina en las células del mesénquima, tejido del cual derivan otras variedades de tejido conjuntivo. Establece conexión entre diferentes sitios del organismo, transportando sustancias nutritivas y de desecho, gases como el oxígeno y el dióxido de carbono, hormonas, etcétera. Muchas de sus células le pertenecen únicamente en forma transitoria, ya que son transportadas, en definitiva, a diversos puntos del tejido conectivo en los cuales efectuarán su función. Considerando el importante papel que desempeña la sangre, cuál es la composición de este vital líquido? Por qué se le considera un tejido? Como todo tejido conectivo, la sangre está constituida por células: eritrocitos, leucocitos y plaquetas, así como por una sustancia intercelular, el plasma. La sangre es un líquido de color rojo vivo que circula continuamente dentro del sistema cardiovascular. Un hombre adulto normal (60-70 kg) tiene aproximadamente cinco litros de sangre en su cuerpo. El plasma El plasma es un líquido de color amarillo paja. Constituye alrededor del 55% de la sangre; el 45% restante está compuesto por células: eritrocitos o glóbulos rojos, leucocitos o glóbulos blancos y plaquetas. El plasma está formado por un alto porcentaje de agua y por una gran cantidad de diferentes tipos de componentes en solución, como fibrinógeno, que es la proteína que interviene en la coagulación; nutrimentos, como glucosa, grasas y aminoácidos; varios tipos de iones; anticuerpos, hormonas, enzimas y materiales de desecho, como urea y ácido úrico. Un líquido filtrado del plasma (la linfa), que no contiene células y muy pocas proteínas, se transporta a través de las paredes capilares, flota entre los espacios de los tejidos del cuerpo, baña a las células y vuelve a entrar en los vasos capilares. Eritrocitos Los eritrocitos o glóbulos rojos (figura 8.20) transportan oxígeno a todos los tejidos del cuerpo. Son considerados las células más especializadas. Conforme los eritrocitos de un mamífero maduran en la médula ósea, expulsan sus núcleos; las mitocondrias y otros organelos celulares se disuelven, así el citoplasma queda totalmente ocupado por hemoglobina, un pigmento que se une con el oxígeno y lo transporta de los pulmones a los tejidos. En el hombre, los eritrocitos miden 7 u 8 micrómetros de diámetro, son flexibles, lo que los hace capaces de girar y doblarse en su paso a través de los vasos capilares. Cada glóbulo rojo tiene un tiempo de vida aproximado de 120 días; los eritrocitos se producen en la médula ósea. En un milímetro cúbico de sangre hay alrededor de cinco millones de eritrocitos (25 trillones en el cuerpo entero). 373

36 Unidad 8 Glóbulo blanco Leucocitos Figura En los vertebrados el oxígeno es transportado por los eritrocitos. Por cada eritrocitos en la corriente sanguínea de un humano, hay un leucocito o glóbulo blanco. La función principal de los leucocitos es defender al cuerpo de invasores como virus, bacterias y diferentes tipos de partículas extrañas. Esta función se lleva a cabo de dos maneras: Tomando parte en la producción de anticuerpos, conjunto de moléculas proteínicas específicas que se combinan con los agentes causantes de enfermedades y los desactivan. Por fagocitosis, actividad en la cual el leucocito extiende seudópodos alrededor de la sustancia extraña, la incorpora al citoplasma y la destruye mediante la acción de lisosomas (figura 8.21). La presencia de los leucocitos no es rara entre las células somáticas, debido a su locomoción activa. Se desplazan moviendo sus seudópodos y son atraídos a los focos de infección, probablemente por las sustancias químicas que se desprenden de dichos focos. Son también bastante eficaces moviéndose en contra de la corriente sanguínea, pasando a través de las paredes de pequeños vasos sanguíneos y atravesando tejidos infectados o dañados. Figura Un leucocito destruyendo por fagocitosis a una cadena de estreptococos. Son apreciables también varios eritrocitos. 374

37 biología 2 Son destruidos frecuentemente mientras atacan las infecciones; la pus está compuesta principalmente de estas células muertas. Nuevos leucocitos que toman el lugar de aquellos sacrificados, se forman constantemente en la médula ósea, el bazo, y en algunos otros tejidos. Plaquetas Las plaquetas son los otros componentes celulares de la sangre de mamíferos y otros vertebrados. En realidad son fragmentos celulares de los megacariocitos, células de la médula ósea. Las plaquetas miden de 2 a 3.5 micrómetros de diámetro. Juegan un papel importante en la reparación de vasos sanguíneos rotos y en la coagulación de la sangre. Ejercicio 4 1. Qué es la homeostasis?. 2. Completa el siguiente esquema referido a los componentes del aparato circulatorio: CORAZÓN 3. Qué sucede en el organismo cuando las proteínas plasmáticas de la sangre disminuyen de manera notable? a ) La presión sanguínea aumenta. b ) Disminuye la temperatura corporal. c ) Se produce edema en los tejidos. d ) Los latidos de corazón se hacen arrítmicos. 4. La estructura que inicia el latido cardiaco se denomina: a ) Fibra de Purkinje. b ) Nodo aurículo ventricular. c ) Haz de His. d ) Nodo sino auricular. 375

38 Unidad 8 5. La función principal que desarrollan los leucocitos o glóbulos blancos es: a ) La defensa del organismo ante agentes extraños. b ) El transporte de oxígeno y dióxido de carbono. c ) Intervenir en la producción de la coagulación sanguínea. d ) Facilitar mediante ósmosis la nutrición de las células. 6. Contesta con una V si el enunciado es verdadero y con una F si es falso. a ) Los leucocitos destruyen bacterias incorporándolas dentro de ellos mediante pinocitosis. ( ) b ) La función de las plaquetas es reparar pequeños vasos sanguíneos y coagular la sangre. ( ) c ) En la especie humana existen aproximadamente 5 millones de eritrocitos por mm 3 de sangre. ( ) d ) Las arterias son vasos sanguíneos que poseen válvulas en su interior. ( ) e ) Los capilares sanguíneos permiten el intercambio de sustancias con las células. ( ) f ) La circulación menor es la que hace posible que la sangre se oxigene. ( ) g ) La presión arterial de un hombre de 20 años es de 120 mm Hg y de 80 mm Hg. ( ) h ) Las paredes musculares de las venas son más gruesas que las de las arterias. ( ) 8.3. Sistema linfático El sistema linfático consiste de un líquido denominado linfa, de vasos linfáticos que transportan la linfa, y de diversas estructuras y órganos que contienen tejido linfático. Cuál es el papel que desempeña el sistema linfático en el abastecimiento y mantenimiento del organismo? Qué relación tiene con la inmunidad? El tejido linfático es una forma especializada de tejido conectivo reticular que contiene un gran número de linfocitos. Los linfocitos que existen en el organismo son de dos tipos: linfocitos B y linfocitos T. En el sistema linfático (figura 8.22) la linfa entra del tejido intercelular a capilares linfáticos, éstos se reúnen y forman vasos linfáticos de mayor calibre, los cuales, a través de ductos linfáticos cada vez más grandes, se conectan con las venas que desembocan en el corazón y conducen la linfa a la sangre. En los mamíferos la circulación de la linfa se lleva a cabo principalmente por medio de movimientos musculares y de válvulas, de una manera similar a la descrita para la circulación venosa. Los mamíferos presentan también nodos linfáticos o ganglios linfáticos, intercalados en el recorrido de los vasos linfáticos, que son áreas filtrantes para restos de células, bacterias y otros organismos infecciosos recogidos por la linfa en su circulación. 376

39 biología 2 Adenoides Timo Tonsilas Bazo Conducto toráxico Ganglios linfáticos Figura El sistema linfático humano. El líquido linfático se incorpora a la corriente sanguínea a través del conducto torácico. El tejido linfático en general, se organiza para formar órganos linfáticos. Los órganos linfáticos son los linfonodos o ganglios linfáticos: el bazo, el timo, las amígdalas y las placas de Peyer. Las células linfáticas o linfocitos se originan en la médula ósea. De allí migran a ciertos órganos linfáticos como el timo, para madurar y especializarse en una función determinada. El timo, un órgano esponjoso de dos lóbulos que se encuentra en la parte alta del pecho, juega un papel importante en la maduración de los linfocitos T, objetos de investigación en nuestros días. Las células T desempeñan un papel fundamental en la respuesta inmunológica del ser humano, especialmente en el rechazo de transplantes. Los linfocitos B son las células encargadas de sintetizar y secretar los anticuerpos, es decir, moléculas proteínicas encargadas de combatir una serie de agentes extraños que pueden penetrar en el organismo: bacterias, virus, parásitos microscópicos, etcétera. 377

40 Unidad Los anticuerpos y la inmunidad La invasión de la corriente sanguínea por un organismo extraño, como una bacteria o un virus, induce a la formación de complejas proteínas globulares conocidas como anticuerpos. Los anticuerpos son producidos por células plasmáticas especializadas que se forman de divisiones sucesivas de linfocitos B. Qué papel desempeñan los anticuerpos y los antígenos en la "defensa" del organismo? Los anticuerpos son altamente específicos y su especificidad consiste en que, al igual que las enzimas, se combinan con otra molécula de una manera muy precisa. La molécula con la que se combina un anticuerpo es conocida como un antígeno; una sola célula, como la célula bacteriana, puede acarrear varios antígenos, todos los cuales se pueden combinar con diferentes anticuerpos particulares. Debido a que está programado para actuar en contra de materiales extraños de cualquier clase, el sistema inmunológico (principalmente las células T) trabaja vigorosamente en contra de tejidos transplantados de otro individuo (exceptuando los de un gemelo idéntico), como piel, riñón o corazón. Los cirujanos y los investigadores médicos relacionados con los transplantes de tejidos están buscando continuamente maneras de suprimir o paralizar la respuesta inmunológica, de tal manera que estos tejidos extraños, que podrían salvar la vida de un individuo, no sean rechazados. Los anticuerpos actúan en contra de los invasores en una de las siguientes maneras: Cubriendo la partícula extraña de tal modo que pueda ser fagocitada y destruida por cierto tipo de leucocitos: neutrófilos y monocitos que se transforman en macrófagos. Combinándose con ella para interferir con alguna de sus actividades vitales (por ejemplo, cubriendo el lugar en la capa de proteína, con la cual el virus se fija a la membrana de la célula que infecta). En combinación con otro componente sanguíneo, conocido como complemento, para diluir y destruir a la célula extraña. Cuando por primera vez un invasor entra en la corriente sanguínea, la maquinaria encargada de producir anticuerpos trabaja lentamente, tomando entre 14 y 15 días para alcanzar la producción máxima de anticuerpos. Si la infección no se desarrolla muy rápido, la producción de anticuerpos alcanza la multiplicación de los virus o las bacterias y controla la infección (inmunidad primaria). Sin embargo, la segunda vez que un mismo invasor entra, ya hay muchos linfocitos sensibilizados a ese anticuerpo en particular. La producción de anticuerpos en estas condiciones se da a tal velocidad que el agente infeccioso rara vez puede desarrollarse. Es por esta razón que una infección, como el sarampión, las paperas y muchas otras enfermedades infecciosas, nos inmunizan contra una segunda vez. 378

41 biología 2 Las vacunas son agentes que provocan la respuesta inmunológica del cuerpo ante un agente infeccioso en particular sin producir la enfermedad realmente. De esta manera el invasor es recibido por una respuesta secundaria, la producción inmediata y arrolladora de anticuerpos, y la enfermedad no aparece en realidad. En condiciones normales el mecanismo inmune del cuerpo, conocido como sistema inmunológico, es capaz de reconocer sus propios tejidos y sustancias químicas. Por lo general no produce células T o B en contra de sus propios componentes químicos. Dicho reconocimiento de lo propio se denomina tolerancia inmunológica. Sin embargo, en ocasiones se rompe la tolerancia inmunológica y conduce a enfermedades conocidas como enfermedad autoinmune o de autoinmunidad. Por razones todavía no comprendidas, ciertos tejidos se someten a cambios que causan que el sistema inmune los reconozca como antígenos extraños y produzca un ataque autoinmune en contra de ellos. Las enfermedades autoinmunes son respuestas inmunológicas mediadas por anticuerpos en contra de los antígenos tisulares propios de la persona. Entre las enfermedades autoinmunes más comunes se encuentran la artritis reumatoide, el lupus eritematoso sistémico, la tiroiditis, la fiebre reumática, la glomerulonefritis, la encefalomielitis, la anemia hemolítica y la perniciosa, la esclerosis múltiple o multipleesclerosis, la enfermedad de Addison, la de Graves, la diabetes mellitus tipo 1, y la miastenia gravis. Ejercicio 5 1. Menciona los diversos componentes del aparato linfático: a ). b ). c ). 2. Los linfocitos T maduran y se diferencian en: a ) Los ganglios linfáticos. b ) El timo. c ) Las amígdalas. d ) El bazo. 3. Completa la frase: Para que se formen los anticuerpos es imprescindible que previamente existan, que son procesados por, que al ser estimulados se transforman en las células. 379

42 Unidad 8 Autoevaluación 1. Tejido del organismo humano que carece de irrigación sanguínea. a) Cartilaginoso. b) Óseo. c) Adiposo. d) Muscular. 2. Menciona tres características que identifican a las fibras musculares estriadas esqueléticas. a ). b ). c ). 3. El esquema representa un epitelio del tipo: a ) Plano simple. b ) Cúbico estratificado. c ) Cilíndrico simple. d ) Plano estratificado. 4. Es un tejido que se apoya siempre en una membrana basal. a ) Conjuntivo. b ) Epitelial. c ) Nervioso. d ) Muscular. 5. Nivel de organización estructural animal, constituido por diferentes clases de tejidos. a ) Órgano. b ) Aparato. c ) Sistema. d ) Individuo. 380