RESUMEN ANATOMÍA Y FISIOLOGÍA HUMANA 1º BACH. ACCESO CICLOS.CEA GARCIA ALIX

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1 NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA Los seres vivos son estructuras complejas tanto en su funcionamiento como en su organización. Esta complejidad permite distinguir varios niveles de organización, cada uno de los cuales tiene un mayor grado de complejidad que el precedente. Existen dos grandes tipos de niveles de organización: abióticos, aquellos que conforman tanto la materia viva como la inerte, y bióticos, exclusivos de los seres vivos: Subatómico. Las partículas que forman los átomos: neutrones, protones y electrones. Atómico. Corresponde a la porción más pequeña de un elemento químico. Molecular. Formado por la unión de dos o más átomos mediante enlaces químicos. Macromoléculas. Son el resultado de la unión de muchas moléculas formando un polímero. Complejos supramoleculares. Corresponden a la agregación de macromoléculas. Orgánulos celulares. Constituyen una estructura celular con una función característica. Células. Se incluyen los diferentes tipos de células que existen. Es el primer nivel biótico. Tejidos. Son grupos de células similares especializadas en hacer una función determinada. Órganos. Formados por diversos tejidos que actúan conjuntamente. Sistemas. Conjunto de órganos similares que realizan una misma función. Aparatos. Conjunto de órganos diferentes, realizan funciones superiores del organismo. Individuo. Formado por varios aparatos y sistemas. En unicelulares está constituido por una única célula. Población. Corresponde al conjunto de individuos de la misma especie que viven en un mismo lugar, al mismo tiempo. Comunidad o biocenosis. Está formada por un conjunto de poblaciones distintas. Ecosistema. Es un nivel constituido por la biocenosis y el biotopo. Ecosfera. Todos los ecosistemas marinos y terrestres que integran la superficie del planeta. Al observar la materia se pueden distinguir varios grados de complejidad estructural, son los niveles de organización de la materia. Cada uno de ellos proporciona unas propiedades a la materia que no se encuentran en los niveles inferiores. Los siete niveles de organización son: el subatómico, el atómico, el molecular, el celular, el pluricelular, el de población y el de ecosistema. Los niveles subatómico, atómico y molecular son niveles de organización abióticos, es decir, niveles de organización que también existen en los seres no vivos. Los restantes niveles son bióticos; es decir, son exclusivos de los seres vivos. 1. El nivel subatómico. Lo integran las partículas más pequeñas de la materia: protones, neutrones y electrones. 2. El nivel atómico. Lo componen los átomos, que son la parte más pequeña de un elemento químico o sustancia simple, es decir, de una sustancia que no se puede descomponer en otras más sencillas. Por ejemplo, un átomo de hierro (Fe), un átomo de oxígeno (O), etc. 3. El nivel molecular. Está constituido por las moléculas, que se definen como unidades materiales formadas por la unión de dos o más átomos. Las uniones se denominan enlaces químicos. Ejemplos de moléculas son una molécula de oxígeno (O2), una molécula de carbonato de calcio (CaCO3), una molécula de glucosa (C6H12O6), etc. Dentro del nivel molecular se diferencian varios subniveles de complejidad creciente: el subnivel de macromolécula, el subnivel de complejo supramolecular y el nivel de orgánulo celular. 4. El nivel celular comprende las células, que pueden ser procariotas o eucariotas. Dentro del nivel celular se puede diferenciar el subnivel de colonias celulares. 5. El nivel pluricelular. Abarca las estructuras constituidas por más de una célula. En este nivel también pueden distinguirse grados de complejidad o subniveles: el subnivel de talo, el de tejido, el de órgano, el de sistema y el de aparato. Los organismos que tienen aparatos son el grado más alto de complejidad de este nivel. 6. El nivel de población. Abarca a las poblaciones. Una población es el conjunto de individuos de la misma especie que viven en una misma zona y en un mismo tiempo. 7. El nivel de ecosistema. Un ecosistema es el conjunto de poblaciones de diferentes especies que viven juntas (la comunidad o biocenosis) y que se interrelacionan con las condiciones fisicoquímicas de un determinado lugar (el biotopo). El conjunto de ecosistemas de toda la Tierra se denomina biosfera. Algunos autores consideran la biosfera como un solo ecosistema, que es el nivel más complejo de organización de los seres vivos. 1

2 1. NIVEL SUBATÓMICO. Protones, neutrones, electrones. 2. NIVEL ATÓMICO. Átomos. 3. NIVEL MOLECULAR. Moléculas y macromoléculas. Capacidad de llevar a cabo actividades químicas simples. Orgánulos celulares. Capacidad de llevar a cabo actividades químicas complejas. 4. NIVEL CELULAR. Célula. Parte más pequeña de materia viva capaz de nutrirse, reproducirse y relacionarse. 5. NIVEL PLURICELULAR. Tejidos, órganos, aparatos y sistemas. Propiedades biológicas complejas: inteligencia, olfato, vista, etc. 6. NIVEL DE POBLACIÓN. Seres vivos de una misma especie que viven en un área determinada. Evolución, organización social. Comunidad. Poblaciones de seres vivos diferentes que habitan en el mismo medio. Hay interacciones entre especies: depredación, parasitismo, simbiosis, etc. 7. NIVEL DE ECOSISTEMA. Interacción entre la comunidad y los factores abióticos del biotopo. Biosfera. Seres vivos y superficie terrestre ESPECIALIZACIÓN CELULAR. COLONIAS Y TEJIDOS Los organismos pluricelulares se desarrollan a partir de una única célula, el cigoto, por sucesivas divisiones celulares y posterior diferenciación de las células resultantes, los cambios vienen programados en el ADN del individuo y le proporcionan mayor eficacia al organismo. La especialización supone también una pérdida de independencia, las células están especializadas y no pueden vivir aisladas del organismo. Los organismos unicelulares deben realizar todas las funciones para poder vivir. En algunas especies de organismos unicelulares las células se asocian para mejorar su eficacia formando colonias. Las células no se diferencian ni se especializan, solo se reparten algunos trabajos. LOS CONSTITUYENTES QUÍMICOS DE LOS SERES VIVOS Los principales elementos químicos que forman la materia viva se denominan bioelementos. Los más abundantes son el carbono, el oxígeno, el hidrógeno y el nitrógeno. Los bioelementos que se encuentran en proporciones muy bajas en la materia viva se denominan oligoelementos. Aunque son minoritarios, resultan imprescindibles para los seres vivos. Las biomoléculas o principios inmediatos resultan de la combinación de los bioelementos. Las biomoléculas inorgánicas no son exclusivas de los seres vivos, ya que también aparecen en la materia inerte. Son el agua y las sales minerales. Las biomoléculas orgánicas son exclusivas de los seres vivos. Están formadas por cadenas de carbono, a las que se unen otros átomos, como hidrógeno, oxígeno, azufre y fósforo. Presentan gran complejidad estructural, pueden ser: polímeros o monómeros. Según sus características, las biomoléculas orgánicas se clasifican en: Glúcidos. Estas moléculas constituyen la fuente principal de energía para las células, forman estructuras en los seres vivos. También forman parte de otras biomoléculas complejas, como los ácidos nucleicos. Los más sencillos son los monosacáridos (glucosa). La unión de varios monosacáridos da lugar a los polisacáridos (almidón). Lípidos. Constituyen un grupo muy heterogéneo de moléculas. Los triglicéridos suponen un importante almacén de reserva de energía en los seres vivos. Los fosfolípidos forman las membranas celulares. Los esteroides (colesterol) tienen funciones variadas. Proteínas. Son grandes polímeros formados por la unión de monómeros (aminoácidos), se diferencian tanto por el número como por el orden de colocación. Las funciones son variadas e 2

3 importantes en los procesos vitales: constituyen estructuras (colágeno), control metabólico (insulina), control enzimático de las reacciones, o la defensa de microorganismos (anticuerpos). Ácidos nucleicos. Son grandes polímeros formados por la unión de miles de monómeros, denominados nucleótidos. Existen dos tipos: el ácido desoxirribonucleico (ADN), molécula que almacenan la información genética en los organismos, y el ácido ribonucleico (ARN), que, entre otras funciones, está implicado en la síntesis de las proteínas. LA CÉLULA, UNIDAD ESTRUCTURAL DE LOS SERES VIVOS La célula es la unidad morfológica y funcional de todos los seres vivos, es decir, la parte más sencilla de materia viva capaz, por sí sola, de realizar todas las funciones básicas de un ser vivo (nutrirse, relacionarse y reproducirse). Además, todas las células provienen, por división, de otras preexistentes. Toda célula está formada por una membrana plasmática, que delimita el interior del medio externo. El medio interno líquido es el citoplasma que contiene las estructuras denominadas orgánulos. El material genético almacena la información genética de un ser vivo. Según el grado de complejidad y organización, se diferencian dos tipos de células: Procariotas. Células pequeñas de organización sencilla, carentes de núcleo. Su ADN se encuentra libre en el citoplasma. Evolutivamente son las primeras células que aparecieron. Eucariotas. Células con núcleo, donde se encuentra el ADN. Su organización es más compleja, debido a la existencia de orgánulos, que llevan a cabo diferentes funciones. LOS TEJIDOS ANIMALES Los tejidos animales se diferencian fundamentalmente en la especialización de las células que poseen y el tipo de sustancia intercelular, que constituye la principal masa del tejido: Los tejidos epiteliales son los que forman los epitelios. Según su función, se distinguen dos tipos; los epitelios de revestimiento, que recubren la superficie corporal y las cavidades internas del organismo, y los epitelios glandulares, que están formados por células secretoras, que pueden intercalarse entre otras células epiteliales o agruparse para constituir las glándulas. Los tejidos conectivos sirven de apoyo a todas las demás estructuras del cuerpo. Se componen de células poco especializadas rodeadas de una abundante sustancia intercelular formada principalmente por agua, sales minerales, proteínas y polisacáridos. Además de abundantes fibras proteicas, como: colágeno, que proporciona resistencia; elastina, que confiere elasticidad, o reticulares, con función esquelética. Los principales tejidos conectivos y sus características son: CONJUNTIVO ADIPOSO CARTILAGINOSO ÓSEO Tipos de células Fibroblastos Adipocitos Condrocitos Osteocitos Espacio intercelular Función Tipos Elastina, colágeno Resistencia mecánica Laxo: dermis Fibroso: tendones Escasa sustancia intercelular Reserva y protección Abundante sustancia intercelular constituida por fibras Sostén en superficies articulares Sólido, con fibras de colágeno y sales minerales, fosfato y carbonato de calcio Forma los huesos, regulación del calcio Compacto: huesos planos y en la diáfisis de los huesos largos Esponjoso: extremos de huesos largos 3

4 El tejido muscular es el responsable de los movimientos del cuerpo. Está constituido por células alargadas, llamadas fibras musculares, especializadas en la contracción. En el citoplasma de dichas fibras aparece una gran cantidad de miofilamentos formados por proteínas contráctiles, fundamentalmente actina y miosina. Se distinguen tres tipos de tejido muscular: estriado esquelético, de contracción rápida, voluntaria y poco resistente a la fatiga; estriado cardiaco, de contracción rápida e involuntaria, y estriado liso, de contracciones lentas, involuntarias y resistentes a la fatiga. El tejido nervioso capta información en los órganos de los sentidos, la transmite a través de los nervios y elabora respuestas en los centros nerviosos. Está formado por dos tipos de células: las neuronas, que son las células fundamentales, y las células de glía, que aparecen intercaladas entre las neuronas, a las que protegen, alimentan y aíslan. Entre ellas destacan los astrocitos y las células de Schwann. ÓRGANOS, SISTEMAS Y APARATOS EN ANIMALES Los órganos desempeñan una función concreta, varios tejidos se asocian para formar estructuras con misiones más especializadas que los tejidos. La organografía es la ciencia que se encarga del estudio de los órganos. La fisiología se encarga del estudio de sus funciones. La asociación de varios órganos parecidos constituye un sistema. En los animales más evolucionados, como los vertebrados, distinguimos seis sistemas. Sistema tegumentario. Está constituido por la piel y formaciones tegumentarias, recibe los estímulos externos, es la barrera de otros microorganismos y evita la pérdida de agua. Sistema esquelético. Está formado por los huesos, constituye el armazón interno que sostiene el cuerpo y protege las partes más delicadas del organismo. Sistema muscular. Formado por diferentes músculos esqueléticos que se contraen y relajan, es el responsable de los movimientos del cuerpo y de sus órganos internos. Sistema inmunitario. Constituido por órganos linfoides (timo, bazo, ganglios linfáticos, etc.). Protege al organismo contra las infecciones causadas por los microorganismos y los agentes externos. Sistema nervioso. Está formado por tejido nervioso. Sus órganos son el encéfalo, la médula espinal y los nervios. Capta la información, que interpreta para emitir una respuesta. Sistema endocrino. Está constituido por tejido epitelial glandular. Sus órganos son las glándulas endocrinas. Regula y coordina el funcionamiento del cuerpo mediante hormonas. Un aparato es la asociación de varios órganos, que pueden ser muy diferentes entre sí, actuando coordinadamente para llevar a cabo una función. Podemos distinguir los siguientes aparatos: Aparato circulatorio. Está constituido por el corazón, los vasos sanguíneos y la sangre. Distribuye los nutrientes y el oxígeno por todo el organismo, recoge productos de desecho. Aparato digestivo. Está formado por el tubo digestivo y las glándulas anejas. Capta el alimento, lo digiere, absorbe los nutrientes y elimina los restos no digeribles. Aparato locomotor. Está compuesto por el sistema muscular (parte activa) y el sistema esquelético (parte pasiva). Es responsable de la locomoción y los movimientos voluntarios. Aparato respiratorio. Está constituido por las vías respiratorias y los pulmones. Capta oxígeno y elimina dióxido de carbono al exterior. 4

5 Aparato excretor. Formado por las vías urinarias, los riñones y otros órganos, como las glándulas sudoríparas. Mantiene el equilibrio hídrico y elimina los desechos metabólicos. Aparato reproductor. Está constituido por las gónadas, las vías genitales y los genitales externos. Produce los gametos y es el soporte para el desarrollo del embrión. LA NUTRICIÓN HETERÓTROFA La nutrición es el conjunto de procesos relacionados con la toma de sustancias del exterior, su transformación en energía y materia, y finalmente, su uso para el crecimiento y la renovación de los componentes estructurales. La alimentación es la toma de alimentos para obtener sus nutrientes. Estos pueden ser orgánicos: glúcidos, lípidos y proteínas; e inorgánicos: agua y sales minerales. Los nutrientes son incorporados al interior de las células. Mediante complejas reacciones químicas se obtiene la energía y la materia, imprescindibles para el mantenimiento de las funciones vitales. La nutrición animal es heterótrofa. Los animales necesitan tomar materia orgánica del medio, ya que son incapaces de elaborarla a partir de materia inorgánica. PROCESOS DE LA NUTRICIÓN En los organismos unicelulares, como los protozoos, el intercambio de materia y energía es directo con el medio que los rodea. En animales pluricelulares sencillos, como poríferos y cnidarios, la nutrición no requiere de estructuras muy especializadas, ya que prácticamente todas las células que constituyen el animal tienen contacto con el medio circundante. Los animales pluricelulares complejos tienen sistemas de incorporación y transporte para que todas las células reciban los nutrientes. Los procesos relacionados con la nutrición son: Digestión: los alimentos son transformados en sustancias sencillas. Respiración: intercambio de gases con el medio, toma oxígeno y cede dióxido de carbono. Transporte: lleva oxígeno y nutrientes a todas las células. Saca los productos de desecho. Metabolismo: es el conjunto de transformaciones químicas que se producen en el interior celular para obtener energía y elaborar componentes propios. Excreción: eliminan las sustancias de desecho procedentes del metabolismo celular. EL APARATO DIGESTIVO En el aparato digestivo se realizan los procesos necesarios que preparan los nutrientes para su incorporación al sistema circulatorio. Estos procesos son los siguientes: Ingestión: es el proceso de incorporación del alimento al organismo. Los mecanismos de captura del alimento son muy diversos y dependen del tipo de alimentación. Algunos animales acuáticos de vida sésil no tienen órganos de captación, el alimento se incorpora de forma pasiva o por difusión. Otros animales capturan el alimento de forma activa utilizando estructuras diferenciadas. Digestión: es la degradación de los alimentos en moléculas sencillas que puedan ser absorbidas y pasar al aparato circulatorio. Puede ser de dos tipos: la mecánica es la degradación física (masticación, trituración y fragmentación del alimento) para facilitar su digestión química. La química es realizada por las enzimas digestivas, estas transforman las grandes moléculas orgánicas en otras más sencillas que pueden ser absorbidas. Se diferencian tres tipos, según la localización del proceso: intracelular, extracelular o mixta. Absorción: los productos de la digestión pasan al medio interno y al aparato circulatorio. Egestión: elimina los productos no asimilados tras la digestión. El tubo digestivo El aparato digestivo es más complejo y está más especializado. El tubo digestivo se extiende desde la boca hasta el ano, las glándulas digestivas facilitan la digestión química y los esfínteres controlan el paso de nutrientes de una región a otra. El tubo digestivo está constituido por varios órganos, que son: Boca. Se pueden encontrar diferentes elementos según el grupo: la dentadura con función masticadora en los mamíferos, las glándulas salivales. En muchos mamíferos limita al exterior por los labios, que se especializan en la succión. 5

6 Faringe. Se encuentra en la parte posterior de la boca y está rodeada de músculos para empujar la comida. La faringe es un órgano común de los aparatos digestivo y respiratorio. Esófago. Es un tubo musculoso que se encarga de conducir el alimento desde la faringe hasta el estómago, facilita el tránsito del alimento con movimientos peristálticos de sus paredes. A través del cardias se comunica con el estómago. Las aves almacenan el alimento en el buche. Estómago. Es una dilatación del tubo digestivo en la que el alimento se almacena un cierto tiempo. En sus paredes se encuentran las glándulas gástricas encargadas de segregar jugos gástricos, responsables de la digestión química en el estómago. En la especie humana el estómago tiene una sola cavidad en forma de saco, con una capacidad de 1,3 litros. Posee una primera porción cercana al cardias llamada fundus, una zona central denominada cuerpo y una región pilórica anterior al intestino delgado. Intestino delgado. Es un tubo plegado de unos dos centímetros de anchura y siete metros de longitud. En mamíferos hay tres regiones: duodeno, yeyuno e ileon. En la primera porción se realiza una digestión química de los alimentos gracias a la bilis del hígado y al jugo pancreático del páncreas. La mucosa interior posee millones de prolongaciones, llamadas vellosidades intestinales. Estas incrementan la superficie de la pared y favorecen la absorción de los nutrientes que se realiza en el intestino delgado. Intestino grueso. Es un tubo con un diámetro mayor que el intestino delgado. En los humanos comienza con la válvula ileocecal. Lo constituyen tres tramos: ciego, colon y recto. Sus paredes también presentan pliegues para aumentar la superficie de absorción. Ano. Es el orificio final por donde se produce la egestión o eliminación de los productos no asimilados. Tiene unos esfínteres que regulan la salida de las heces fecales. Las glándulas digestivas Las glándulas digestivas están especializadas en la secreción de enzimas digestivas y otras sustancias que favorecen el proceso de digestión. Glándulas salivales. Están situadas alrededor de la boca. La saliva está formada principalmente por agua, mucina, amilasa, e incluye lisozima como sustancia bactericida. Glándulas gástricas. Se encuentran dispersas en la mucosa de las paredes del estómago. Estas glándulas tubulares producen ácido clorhídrico, mucina y sintetizan la enzima pepsina. Glándulas intestinales. Se localizan en la capa mucosa de las paredes del intestino. Existen dos tipos: glándulas de Brünner (mucina) y glándulas de Lieberkühn (enzimas digestivas). Hígado. Situado debajo del diafragma. Los hepatocitos producen y segregan la bilis, almacenan el glucógeno, hierro y vitaminas, transforman los aminoácidos excedentes en ácidos grasos y urea, y además destoxifican algunos alcoholes y fármacos. Páncreas. Se encuentra situado detrás del estómago. Es una glándula mixta, con función exocrina (jugo pancreático) y endocrina (insulina y glucagón). La digestión Existen pequeñas diferencias en la digestión de vertebrados. En el caso de los mamíferos se realiza en la boca, el estómago y el intestino. En la boca se producen dos procesos: digestión mecánica con la dentadura, implica la masticación y la trituración del alimento, y digestión química, en la que la amilasa salival rompe los enlaces glucosídicos del almidón, produciendo el disacárido maltosa. El bolo alimenticio es empujado por la lengua hacia la faringe para facilitar su deglución, se va moviendo gracias a los movimientos peristálticos de las paredes de todo el tubo digestivo.el bolo alimenticio entra al estómago y pasa a denominarse quimo. En el estómago actúan los jugos gástricos, formados por una mezcla acuosa de pepsina, que actúa a un ph muy ácido (1,5-2), el ácido clorhídrico proporciona el medio ácido que necesita la enzima para actuar. El quimo pasa al duodeno y completa la digestión gracias al jugo intestinal y a las secreciones del hígado y el páncreas. La papilla que se forma se llama quilo. La bilis emulsiona las grasas, lo que facilita la acción de las lipasas. El resto de enzimas son: Amilasa pancreática. Digiere el almidón, dando moléculas de maltosa. Disacaridasas. Actúan sobre la maltosa, la lactosa y la sacarosa, produciendo monosacáridos, principalmente glucosa. Lipasas. Rompen los triglicéridos, dando glicerina y ácidos grasos. Tripsina y quimotripsina. Rompen enlaces peptídicos, dando péptidos. Peptidasas. Actúan sobre los péptidos produciendo aminoácidos libres. 6

7 Nucleasas. Actúan sobre los ácidos nucleicos separándolos en ácido fosfórico, pentosas y bases nitrogenadas. Los alimentos permanecen en el intestino delgado unas ocho horas. Posteriormente pasan al intestino grueso a través de la válvula ileocecal. A la vez que se realiza la digestión en el intestino, se van absorbiendo las moléculas sencillas que se producen. Los nutrientes tienen diferentes mecanismos de absorción: difusión simple (a favor de gradiente de concentración), difusión facilitada (con ayuda de proteínas transportadoras) y transporte activo (proteínas de transporte y un alto gasto energético). La absorción de moléculas es un proceso que se realiza a lo largo de todo el tubo digestivo. En la boca se absorbe el alcohol, que también se absorbe en el estómago junto a parte del agua y las sales minerales. En el intestino delgado se absorben la mayoría de los nutrientes. Los glúcidos sencillos son absorbidos rápidamente por transporte activo y difusión facilitada. Los aminoácidos y los dipéptidos son absorbidos por mecanismos de transporte activo. La vena porta lleva la sangre desde el intestino hasta el hígado para procesar estos nutrientes recién absorbidos. Los ácidos grasos, la glicerina, el colesterol y las vitaminas liposolubles (A, D, E y K) viajan por una ruta indirecta a través del sistema linfático. Estas moléculas entran en las células de la mucosa por difusión pasiva. Las vitaminas hidrosolubles (complejo de vitaminas B y C) se absorben a lo largo del intestino delgado, excepto la vitamina B12, que tiene sistemas específicos de absorción en la parte final del íleon. La absorción de agua, sodio y sales minerales es un proceso que comienza en el intestino delgado y sigue en el colon del intestino grueso. Los residuos de la digestión se hacen más consistentes, ya que pierden hasta un 70 % de agua por absorción. El intestino grueso aloja un gran número de bacterias simbióticas que producen aminoácidos y vitaminas (como la vitamina K). Estas moléculas pasan por absorción al torrente sanguíneo desde el intestino. En el trayecto final del intestino grueso, las bacterias simbiontes, como Escherichia coli, también degradan sustancias alimenticias que no habían sido digeridas antes, produciendo procesos de putrefacción, responsables del olor característico de las heces fecales. Las heces fecales son expulsadas mediante la egestión o defecación. Es un proceso involuntario que comienza cuando se relaja el esfínter anal interno al llegar las heces, pudiendo el esfínter externo de manera voluntaria retener la heces de forma temporal. LA INGESTIÓN DE ALIMENTOS EN LOS HUMANOS HUMANA ALIMENTOS La boca es el orificio de entrada de los alimentos al tubo digestivo. Los límites de la boca son los labios, las mejillas, el suelo de la boca y el paladar, de cuya parte posterior cuelga la úvula o campanilla. La cavidad bucal está soportada por dos mandíbulas o maxilas, la mandíbula superior y la mandíbula inferior, que son estructuras óseas en forma de arco donde se insertan los dientes.los dientes o piezas dentarias están insertados en huecos denominados alvéolos dentarios, excavados en los huesos maxilares. En cada diente se distinguen la raíz, el cuello y la corona. En una sección longitudinal de un diente se observan las siguientes capas: a) El marfil o dentina, que es el componente de la mayor parte del diente. b) El esmalte, que recubre el marfil. c) El cemento, que sirve para unir el diente con el alvéolo. d) La pulpa dentaria, que es la cavidad interna del diente y está rellena de vasos sanguíneos, nervios y otros tejidos blandos. En una hemimandíbula humana hay, de delante a atrás: 2 dientes incisivos, 1 canino, 2 premolares y 3 molares. En la boca se segrega un líquido denominado saliva, producido por las glándulas salivales, que son tres pares: las glándulas parótidas, situadas por debajo y por delante del oído; las glándulas submaxilares, situadas debajo del maxilar inferior, y las glándulas sublinguales, situadas en la base de la lengua. La saliva está compuesta de agua en gran cantidad (98 %), mucina, ptialina y maltasa. Las distintas funciones de la saliva son las de humedecer los alimentos para captar el sabor de 7

8 estos y facilitar la deglución, ejercer una acción antimicrobiana y también una ligera acción digestiva sobre los glúcidos gracias a la ptialina y a la maltasa. Glándula parótida Glándula submaxilar Glándula sublingual Lengua Dentadura Situación de las glándulas salivales. La dentadura humana (maxilar inferior). Estructura de un diente. 3 molares Hemimandíbula: 2 premolares 1 canino 2 incisivos Esmalte Marfil Corona Cuello Raíz Pulpa Cemento Vasos sanguíneos Encía Hueso Nervio EL ESTÓMAGO Y EL INTESTINO DE LA ESPECIE HUMANA El estómago humano es un órgano voluminoso en forma de saco curvado de izquierda a derecha. Su capacidad aproximada es de 2,5 litros. Su pared es gruesa a causa del espesor de las capas musculares longitudinales y circular, además de otra tercera capa de células musculares oblicuas. Se distinguen tres regiones en el estómago: La región cardíaca, que es la zona superior del estómago, la más cercana al corazón, y en la que desemboca el esófago. El esfínter llamado cardias cierra la entrada al estómago y, al relajarse por acto reflejo, permite el paso del bolo alimenticio del esófago al estómago. La región del fundus, la más voluminosa, corresponde a la zona de curvatura mayor. La región pilórica, la zona inferior del estómago. Desemboca en el duodeno (intestino delgado) a través de otro esfínter denominado píloro. INTESTINO En las paredes de la mucosa intestinal existen dos tipos de glándulas: las glándulas de Brünner (de tipo tubular enrollado), cuyas células segregan un moco espeso, y las criptas de Lieberkühn (glándulas de tipo tubular simple), que se encargan de la secreción del jugo intestinal. Esófago Anatomía del estómago Células del cuello (segregan mucus) Células principales (pepsinógeno) Células parietales (HCl) Cardias Píloro Duodeno Movimiento de los alimentos dentro del estómago Glándulas gástricas Curvatura menor Región cardíaca Región del fundus Región pilórica 8

9 Estructura del intestino delgado. La pared interna del intestino delgado presenta abundantes vellosidades, que aumentan notablemente su superficie. En el interior de cada una de estas vellosidades se encuentran capilares sanguíneos y un vaso quilífero (perteneciente al sistema linfático). Porción del intestino delgado Vellosidades intestinales Glándula intestinal Vellosidades Aberturas de las glándulas intestinales Mucosa Capa muscular circular Capa muscular longitudinal Serosa Vellosidad Capilares sanguíneos Vaso quilífero Vasos linfáticos RESUMEN DE LA DIGESTIÓN PANCREÁTICA E INTESTINAL Hígado Estómago Vesícula biliar Emulsión de las grasas en el duodeno por la acción de la bilis. Conducto cístico Conducto colédoco Conducto de Santorini Conducto de Wirsung Ampolla de Vater Duodeno Páncreas Relaciones entre hígado, páncreas, estómago y duodeno. Estómago Esquema del intestino delgado humano. Duodeno (primera porción del intestino delgado) Yeyuno (segunda porción del intestino delgado) Íleon (porción terminal del intestino delgado) Intestino grueso LA DIGESTIÓN INTESTINAL Maltosa -> 2 moléculas de glucosa Maltasa Lactosa ->1 glucosa + 1 galactosa Lactasa Sacarosa ->1 glucosa + 1 fructosa Sacarasa Glicéridos -> Glicerina + ácidos grasos Lipasa intestinal Proteínas -> Aminoácidos Peptidasas Ácidos nucleicos -> Nucleótidos Nucleasa intestinal Tripsinógeno (peptidasa pancreática inactiva)-> Tripsina (peptidasa activa) Enteroquinasa* (enzima intestinal) * No participa en la digestión, sino en la activación de otra enzima. LA DIGESTIÓN PANCREÁTICA Péptidos ->Péptidos sencillos y aminoácidos Peptidasas activadas Almidón ->Maltosas Amilasa pancreática Glicéridos ->Glicerina + ácidos grasos 9

10 Lipasa pancreática Ácidos nucleicos ->Nucleótidos Nucleasas pancreáticas Fosfolípidos -> Moléculas orgánicas + grupos fosfóricos Fosfolipasas ENZIMAS DIGESTIVAS Y SUS PRODUCTOS Y ph ÓPTIMO ENZIMA SUSTRATO PRODUCTOS óptimo Almidón ->Dextrina y maltosa (6,7) Ptialina Maltosa -> Glucosa (6,7) Maltasa salival Proteínas ->Péptidos (1,5-3) Pepsina Proteínas y péptidos ->Péptidos sencillos (8) Tripsina Quimiotripsina Carboxipeptidasa: Separa el aminoácido con grupo ácido terminal Grasas ->Glicerina, ácidos grasos, glicéridos (8) Lipasa pancreática Almidón ->Maltosa (7,1) Amilasa pancreática ARN ->Nucleótidos de ribosa (Alcalino) Ribonucleasa ADN -> Nucleótidos de desoxirribosa (Alcalino) Desoxirribonucleasa Tripsinógeno ->Tripsina (Alcalino) Enteroquinasa Péptidos ->Separa el aminoácido con grupo amino terminal (8) Aminopeptidasa Péptidos ->Separa el aminoácido con grupo ácido terminal (8) Carboxipeptidasa duodenal Dipéptidos ->Pares de aminoácidos (Alcalino) Dipeptidasas Maltosa ->Glucosa (Alcalino) Maltasa Lactosa ->Glucosa + galactosa (Alcalino) Lactasa Sacarosa ->Glucosa y fructosa (Alcalino) Sacarasa Glicéridos ->Glicerina + ácidos grasos (Alcalino) Lipasa intestinal LA REGULACIÓN DE LOS JUGOS GÁSTRICOS Las glándulas de la pared gástrica se activan por impulsos olfatorios, visuales y linguales, a través del núcleo vagal y el nervio vago. La distensión y la presencia de aminoácidos en el estómago e intestino provocan la secreción de gastrina, que a su vez activa las glándulas gástricas. 10

11 EL PROCESO DE LA RESPIRACIÓN EN HUMANOS El proceso de la respiración forma parte de la nutrición en los animales, se lleva a cabo en el aparato respiratorio. Los seres vivos aerobios realizan dos tipos de procesos respiratorios: La respiración celular: conjunto de reacciones oxidativas que se realizan en el interior de la célula para la obtención de la energía. La respiración externa: intercambio de gases entre el organismo y el medio que le rodea, se toma el oxígeno necesario y se elimina el dióxido de carbono. En las superficies respiratorias se produce el intercambio de gases por difusión pasiva. Estas superficies deben tener las siguientes características: ser extensas, muy vascularizadas, delgadas y han de mantenerse húmedas. Los animales terrestres deben evitar su desecación. Las superficies respiratorias están constituidas por tejido epitelial, normalmente está formado por una capa de células que conecta directamente con la red capilar que se encarga del intercambio gaseoso. La difusión pasiva es el paso de gases a través de una membrana o superficie respiratoria a favor de gradiente de concentración. El medio externo tiene más oxígeno que el interior de los animales, por tanto, el oxígeno difunde hacia el interior. Ocurre igual con la salida del dióxido de carbono, cuya concentración es mayor en el interior del organismo que en el medio externo. Modalidades de respiración y aparatos respiratorios La difusión directa es el mecanismo usado por los organismos unicelulares y los animales pluricelulares más simples para incorporar los gases del medio externo. Los animales de mayor tamaño necesitan aparatos respiratorios para cubrir las necesidades gaseosas suficientes para completar su metabolismo, además de necesitar un sistema circulatorio para distribuir los gases. La respiración pulmonar intercambia los gases en los pulmones. Es característica de mamíferos. Pulmones de vertebrados. Son órganos pares en forma de saco. La ventilación pulmonar se realiza por movimientos de inspiración y espiración. Desde los anfibios hasta los mamíferos hay un aumento de la superficie de contacto con el aire en los pulmones. Los alvéolos pulmonares tienen la pared muy fina y están rodeados de una amplia red de capilares. El aparato respiratorio humano El aparato respiratorio humano está formado por los pulmones y las vías respiratorias que conducen el aire hasta ellos. La entrada de aire se realiza a través de las ventanas de la nariz y llega a las fosas nasales, donde se calienta en la pituitaria roja; llega a la faringe, órgano común al aparato respiratorio y digestivo. Tras sobrepasar la epiglotis, llega a la laringe que, además de servir de paso para el aire, es el aparato fonador gracias a unos repliegues elásticos que forman las cuerdas bucales. El aire entra a la tráquea, conducto situado debajo de la laringe en la parte anterior del cuello. Sus paredes están reforzadas por cartílagos para mantenerla constantemente abierta. El interior está tapizado por un epitelio vibrátil rico en glándulas mucosas. La tráquea se divide en dos bronquios que se introducen en los pulmones, tienen también cartílagos anulares y el interior está cubierto de células ciliadas. Dentro de los pulmones los bronquios se ramifican en tubos de menor calibre, que en los mamíferos dan finísimos bronquíolos terminados en unos ensanchamientos llamados vesículas pulmonares. Los pulmones están situados en el tórax, encima del diafragma, protegidos por el esternón y las costillas. La pleura es una capa doble en cuyo interior se encuentra el líquido pleural. La capa interna se adosa a los pulmones, y la externa, al interior de la cavidad torácica. Los pulmones de los mamíferos son órganos esponjosos. Están constituidos por el árbol bronquial con bronquios de distinto calibre, y por vesículas pulmonares divididas en alvéolos, así como los vasos sanguíneos y el tejido conjuntivo. 11

12 Los alvéolos pulmonares son la unidad anatómica y funcional donde se produce el intercambio de gases. Cada uno está formado por: una capa de tejido endotelial, la red de capilares que lo rodea y tejido conjuntivo que rellena los espacios entre alvéolos. La ventilación pulmonar y el intercambio de gases La entrada y salida de aire en los pulmones se produce mediante movimientos respiratorios, la inspiración y la espiración, controlados por el sistema nervioso. La capacidad pulmonar total es de unos cinco litros, en su interior suele haber 3,5 litros de aire. Los movimientos de ventilación mueven aproximadamente 0,5 L. La inspiración introduce aire a los pulmones, la contracción de los músculos de la caja torácica hace que se ensanche, aumentando el volumen de los mismos. La espiración es un movimiento pasivo de salida del aire, producido por la relajación de los músculos que reduce el volumen torácico y pulmonar. El intercambio de gases es un proceso físico-químico de difusión simple entre el aire inspirado y la sangre. El oxígeno tiende a entrar al interior del capilar alveolar por gradiente de concentración. En el eritrocito se une a la hemoglobina para formar oxihemoglobina. Del mismo modo ocurre con la salida el dióxido de carbono que sale mejor hacia la cavidad del alvéolo, ya que su capacidad de difusión es veinte veces superior a la del oxígeno. EL TRANSPORTE DE SUSTANCIAS EN ANIMALES: APARATO CIRCULATORIO El aparato circulatorio se encarga de aportar nutrientes y oxígeno a las células, además de la retirada de los productos de desecho. El medio interno es el conjunto de líquidos extracelulares que hay en un organismo. El plasma intersticial de los invertebrados más sencillos (poríferos, cnidarios y platelmintos) baña directamente las células, cuando se incrementa el tamaño se necesita un aparato circulatorio por el que circula la hemolinfa. Todos los animales poseen plasma intersticial y sangre, además los vertebrados tienen linfa que circula por el sistema linfático. Funciones de los aparatos circulatorios Transporte de oxígeno desde las superficies respiratorias hasta las células y del dióxido de carbono de las células a las superficies respiratorias. Transporta nutrientes desde el aparato digestivo hacia todas las células del organismo. Retira y transporta los productos de excreción de las células. Transporta hormonas desde las glándulas endocrinas hasta los órganos donde actúan. Transporta anticuerpos y células especializadas en la defensa del cuerpo. Mantiene la temperatura corporal constante en los animales homeotermos. En general, el aparato circulatorio de la mayoría de animales está formado por: El líquido circulatorio, que transporta sustancias y gases en disolución o unidos a los pigmentos respiratorios. Los vasos: tubos por los que circulan los líquidos que transportan las sustancias. El corazón: un órgano muscular que impulsa los líquidos por el sistema. Los corazones pueden ser tabicados, con cavidades (aurículas y ventrículos) separadas por válvulas. Según el tipo de conexión entre los vasos, se distinguen dos tipos de aparatos circulatorios: Aparato circulatorio abierto o lagunar. El líquido es vertido a lagunas y espacios intercelulares que bañan todas las células, y de donde es recogido de nuevo por los vasos. Aparato circulatorio cerrado. El líquido circula siempre por dentro de los vasos. Las arterias y venas se comunican a través de una red de capilares con paredes muy finas. Según el número de veces que pasa la sangre por el corazón para dar una vuelta completa, se distinguen dos tipos de circulación: Circulación simple. El circuito es único y la sangre pasa una sola vez por el corazón. Circulación doble. El circuito es doble y la sangre pasa dos veces por el corazón al dar una vuelta recorriendo los dos circuitos (menor y mayor). Circuito menor o pulmonar. La sangre sale del corazón hacia los pulmones donde se oxigena y vuelve nuevamente al corazón. 12

13 Circuito mayor o sistémico. La sangre sale del corazón y se distribuye por los órganos, a los que cede el oxígeno y de los que toma el dióxido de carbono, retornando de nuevo al corazón. Según si ocurre o no mezcla de sangre de ambos circuitos, se puede diferenciar: Circulación incompleta. La sangre rica en oxígeno y la sangre pobre en oxígeno se mezclan parcialmente en el corazón, al existir un solo ventrículo. Circulación completa. La sangre rica en oxígeno no se mezcla con la sangre pobre en oxígeno proveniente de la circulación mayor, pues existen dos ventrículos. Los líquidos circulatorios Dependiendo del grupo animal, existen diferentes líquidos de transporte: Sangre. Característica de sistemas circulatorios cerrados. La hemoglobina de los vertebrados se encuentra en el interior de los eritrocitos. Linfa. Es exclusiva de los vertebrados, entre otras funciones drena los líquidos intersticiales. La sangre de los vertebrados está formada por: el plasma sanguíneo y las células sanguíneas. Plasma sanguíneo. Es un líquido acuoso de color ambarino. Está compuesto por agua, proteínas plasmáticas, enzimas, anticuerpos, hormonas, glucosa, aminoácidos, compuestos de excreción, sales minerales y pequeñas cantidades de oxígeno y dióxido de carbono. Células sanguíneas. Se distinguen tres tipos de células sanguíneas: Glóbulos rojos o eritrocitos. Tienen forma de disco bicóncavo. Carecen de núcleo. Albergan la hemoglobina, que tiene afinidad por el oxígeno y por el dióxido de carbono. Se forman en la médula ósea roja y se destruyen en el bazo o hígado. Glóbulos blancos o leucocitos. Actúan como sistema de defensa. Hay varios tipos: Granulocitos. Tienen gránulos en el citoplasma. Existen tres tipos: neutrófilos (fagocitan cuerpos extraños), basófilos (actúan en reacciones alérgicas) y eosinófilos (intervienen en alergias y algunas infecciones). Agranulocitos. Carecen de gránulos. Hay dos variedades: linfocitos (forman anticuerpos) y monocitos (se convierten en macrófagos con misión fagocitaria). Plaquetas. Son pequeños fragmentos celulares sin núcleo. Actúan en la coagulación y el taponamiento de los vasos sanguíneos para evitar hemorragias. LOS VASOS CIRCULATORIOS Los vasos disponen de hasta tres capas que le aportan su resistencia y elasticidad: la túnica íntima o endotelio, la túnica media de tejido conjuntivo y muscular liso, y la túnica adventicia de tejido conjuntivo con fibras elásticas y de colágeno. Las arterias llevan sangre desde el corazón hacia los demás órganos del cuerpo. La arteria aorta lleva sangre rica en oxígeno, y las arterias pulmonares, sangre pobre en oxígeno. Resisten la presión del corazón, ya que sus paredes son gruesas y están reforzadas con tejido conjuntivo elástico. Al ramificarse forman las arteriolas, que continúan ramificándose hasta constituir los capilares. Los capilares son vasos de tamaño microscópico. Forman una red que llega a todas las células del organismo. Sus paredes están formadas por el endotelio de una sola célula de espesor. Las venas llevan la sangre de vuelta al corazón. Tras la fusión de capilares se forman vénulas de mayor diámetro. Las paredes son menos elásticas al disminuir tanto las fibras elásticas como el grosor de la capa muscular. Las venas mayores poseen repliegues membranosos o válvulas semilunares, estas facilitan la circulación venosa de retorno, que es impulsada tanto por la presión residual como por la contracción muscular de las venas. APARATOS CIRCULATORIOS CERRADOS La sangre circula por el interior del sistema de vasos que se distribuyen por todo el cuerpo. El intercambio de nutrientes y gases se produce en los capilares. El aparato circulatorio está formado por: los órganos de propulsión, que mueven la sangre mediante movimientos peristálticos; las arterias, que la reparten por todo el cuerpo; la 13

14 red de capilares, que favorece el intercambio de nutrientes, y las venas, que facilitan el retorno al corazón. El corazón de los vertebrados está situado en posición ventral, como órgano impulsor genera mucha presión gracias a las potentes paredes musculares. Los aparatos circulatorios de los vertebrados se diferencian en el número de cavidades del corazón. Los mamíferos tienen circulación doble y completa. El corazón está dividido en cuatro cavidades, dos aurículas y dos ventrículos. El arco que forma la arteria aorta, en las aves se dirige al lado derecho del cuerpo, y en los mamíferos, hacia el izquierdo. El sistema linfático En los vertebrados el aparato circulatorio se complementa con la acción del sistema circulatorio linfático. Este recoge y drena el plasma intersticial formado en exceso, tras ser filtrado desde el plasma sanguíneo en los capilares, sus vasos lo retornan al sistema sanguíneo. También transporta las grasas absorbidas en los vasos quilíferos de las vellosidades intestinales. Vasos linfáticos. Son conductos con paredes delgadas que terminan en capilares ciegos. Distribuidos por la gran mayoría de los tejidos corporales, los vasos mayores desembocan en las venas subclavias a través del conducto torácico y del conducto linfático derecho. La linfa se mueve por la contracción de las paredes de los vasos linfáticos. Un conjunto de válvulas internas impide el retroceso. Ganglios linfáticos. Son agrupaciones celulares que se encuentran a lo largo de los vasos linfáticos. Participan en el sistema de defensa, ya que almacenan macrófagos, son productores de linfocitos, que crean anticuerpos y desarrollan la respuesta inmune. Linfa. Es un líquido filtrado del plasma intersticial, parecido al plasma sanguíneo con menos proteínas y más lípidos. No tiene ni glóbulos rojos ni plaquetas, pero si glóbulos blancos. El corazón y su funcionamiento El corazón de los mamíferos se sitúa en la cavidad torácica. Se diferencian tres capas: El pericardio lo envuelve y el líquido que lo baña reduce la fricción con el exterior. El miocardio está constituido por tejido muscular cardíaco más o menos ancho. El endocardio tapiza las cavidades internas por una fina capa de tejido endotelial. El corazón de los mamíferos se compone de cuatro cavidades, dos aurículas y dos ventrículos. Las aurículas están situadas en la parte superior, y los ventrículos, en la parte inferior. Las válvulas que comunican las aurículas con los ventrículos evitan el retroceso, se cierran en el momento que los ventrículos se contraen para bombear la sangre a las arterias. En el lado derecho se encuentra la válvula tricúspide, y en el lado izquierdo, la válvula mitral. A la aurícula derecha llegan las venas cavas, superior e inferior, con la sangre que proviene de los órganos, y la vena coronaria con la sangre de las paredes del corazón. La aurícula izquierda recibe las cuatro venas pulmonares con la sangre oxigenada de los pulmones. Los ventrículos se dilatan al recibir sangre de las aurículas, con su contracción se bombea la sangre hacia las arterias. El ventrículo derecho envía la sangre hacia los pulmones por las arterias pulmonares, y el ventrículo izquierdo envía la sangre hacia los órganos por la arteria aorta. El retroceso sanguíneo desde las arterias hacia el corazón lo evitan las válvulas sigmoideas. El corazón tiene la propiedad de contraerse rítmicamente. El movimiento del corazón se llama latido cardíaco. Consta de dos tipos de movimientos: contracción o sístole, y relajación o diástole. Al mismo tiempo que se contraen las aurículas se dilatan los ventrículos y viceversa. Estos dos movimientos se producen en las aurículas y en los ventrículos de la siguiente manera: Diástole auricular. Las aurículas se relajan y entra sangre que proviene de las venas. Sístole auricular. Las aurículas se contraen y pasa sangre a los ventrículos. Diástole ventricular. Los ventrículos se relajan y entra sangre en ellos. Sístole ventricular. Los ventrículos se contraen e impulsan sangre fuera del corazón. En situación de reposo, la frecuencia del latido cardíaco es de unas 70 veces por minuto, pudiendo subir al doble en condiciones de ejercicio intenso. 14

15 LA REGULACIÓN DE LA ACTIVIDAD CARDÍACA El sistema nervioso autónomo no inicia el latido cardíaco, aunque sí es capaz de regular su frecuencia. La regulación del ritmo cardíaco, se lleva a cabo por el centro de control cardíaco que se encuentra en el encéfalo. El corazón no depende de impulsos nerviosos externos para iniciar su contracción. Las contracciones rítmicas se inician en un área especial llamada nódulo sinoauricular (aurícula derecha), que funciona como un marcapasos. El impulso nervioso se extiende a través de las aurículas derecha e izquierda, llegando al nódulo aurículo-ventricular que lo transmite por las fibras musculares especiales que forman el fascículo de His hacia la punta inferior de los ventrículos, y a continuación por una red de fibras, llamada red de Purkinje, asciende por las paredes de los ventrículos. La contracción del músculo cardíaco sigue la ley del «todo o nada», por lo que una excitación que alcanza el valor mínimo o umbral produce una contracción máxima de dicho músculo. Esta excitación tiene lugar en el llamado tejido nodal, que está formado por los siguientes elementos: El nódulo sinoauricular o sinusal, situado en la aurícula derecha junto a la desembocadura de la vena cava superior. Su estimulación provoca que el corazón se contraiga a pulsaciones por minuto, por lo que se denomina «marcador del paso». El nódulo auriculoventricular, situado a la derecha del tabique interauricular, junto al ventrículo derecho, capta la estimulación proveniente del nódulo sinusal. Por sí mismo este nódulo puede hacer latir al corazón a un ritmo de latidos por minuto. El fascículo de His, formado por fibras del tejido nodal que, procedentes del nódulo auriculoventricular, descienden por la pared interventricular y se ramifican en las denominadas fibras de Purkinje por las paredes de los ventrículos, propagando a estos la excitación. El fascículo de His es capaz de contraer, por sí solo, al corazón a un ritmo de 15 latidos por minuto. Difusión de la excitación auricular Fibras de Purkinje LOS MEDIOS INTERNOS CIRCULANTES Un medio interno circulante contiene los siguientes elementos: Un líquido constituido por sustancias inorgánicas (agua, sales) y por sustancias orgánicas (glucosa, aminoácidos, proteínas plasmáticas, etc.). Células en suspensión en dicho líquido. Además, muchos medios internos también presentan pigmentos respiratorios (hemoglobina), que son moléculas muy especiales, capaces de captar el oxígeno gaseoso cuando el medio es rico en él, como sucede en los tejidos superficiales permeables, y liberarlo cuando pasan a condiciones de escasez de oxígeno, como sucede en los tejidos interiores del animal. CRITERIOS DE EVALUACIÓN Preguntas a) Conocer las principales funciones del aparato circulatorio. b) Describir los tipos de circulación, los líquidos circulatorios y los componentes de la sangre. c) Conocer los aparatos circulatorios: sus órganos, características, adaptaciones y funciones. d) Identificar las funciones y estructuras del sistema linfático. e) Describir las fases del latido cardíaco, calcular el gasto cardíaco y conocer 15

16 LA FUNCIÓN DE EXCRECIÓN La excreción se podría decir que es el proceso que concluye la nutrición. Por medio de la excreción se eliminan los productos de desecho procedentes del metabolismo celular, además de cumplir con la homeostasis, que mantiene constantes las condiciones del medio interno. La excreción de los vertebrados se realiza por: la piel, el aparato respiratorio, el aparato digestivo, y principalmente por el sistema renal. Los órganos excretores de los invertebrados son básicamente un sistema de tubos con modificaciones que eliminan las sustancias desde los líquidos circulantes hacia el exterior. Las principales sustancias que eliminan los animales son: derivados nitrogenados, sales minerales, agua y dióxido de carbono, que se elimina a través del aparato respiratorio. Derivados nitrogenados de la degradación de las proteínas y ácidos nucleicos: Amoníaco. Ácido úrico. Urea. Se forma en el hígado a partir del nitrógeno de los aminoácidos y dióxido de carbono. Excretado en disolución por los ureotélicos: peces cartilaginosos, anfibios y mamíferos. Agua y sales minerales. Aunque no son considerados productos que haya que eliminar por su toxicidad, se eliminan para mantener la homeostasis en el medio interno. 16

17 LA COORDINACIÓN Y EL SISTEMA NERVIOSO Las funciones de los seres vivos se realizan de forma coordinada. Los sistemas encargados de la relación y coordinación en los animales son el sistema nervioso y el hormonal o endocrino. Ambos sistemas se encuentran muy relacionados, tienen puntos de conexión, como los órganos neurohormonales. SISTEMA NERVIOSO El sistema nervioso está compuesto principalmente por tejido nervioso, que está especializado en la conducción de los impulsos nerviosos entre las diversas partes del cuerpo. El sistema nervioso codifica, transmite y procesa la información recibida por los receptores para que se produzca una respuesta apropiada. Tipos de células del sistema nervioso: La neurona es la unidad funcional y estructural del sistema nervioso. Produce y transmite impulsos nerviosos. Tienen forma estrellada. Sus partes principales son: Cuerpo celular o soma. Alberga el núcleo y los principales orgánulos citoplasmáticos. Axón o cilindro-eje. Es la prolongación larga donde se transmite el impulso nervioso. Dendritas. Prolongaciones cortas que conducen el impulso nervioso hacia el soma. Se clasifican por el número de prolongaciones en: monopolares (un solo axón), bipolares (dos prolongaciones, una actúa de axón), multipolares (un axón y muchas dendritas). Las células gliales se encargan de la nutrición, relleno, aislamiento y sostén de las neuronas. Existen distintos tipos celulares: astrocitos (aspecto estrellado, se apoyan en capilares), células de Schwann (envuelven los axones de las neuronas en los nervios, poseen una membrana es rica en mielina), microglía (alargadas y ramificadas, tienen función fagocitaria), y oligodendrocitos (pequeñas y con menos prolongaciones, tienen un núcleo muy ovalado). Los axones de las neuronas se asocian a las células de Schwann formando fibras nerviosas, estas pueden ser de dos tipos: Fibras mielínicas. Constituidas por un solo axón y varias células de Schwann rodeándolo en capas concéntricas, que forman la vaina de mielina. Los estrangulamientos de mielina entre dos células de Schwann se llaman nódulos de Ranvier. Fibras amielínicas. Varios axones recubiertos por células de Schwann sin formar mielina. Las fibras nerviosas se pueden agrupan constituyendo los nervios, que quedan protegidos por varias capas de tejido conjuntivo, denominadas perineuro y epineuro. Los ganglios y los nervios constituyen el sistema nervioso periférico. Los cuerpos neuronales se asocian en el sistema nervioso central de vertebrados, formando los centros nerviosos. El mecanismo de propagación del impulso nervioso es el siguiente: En condiciones normales, una fibra nerviosa en reposo está polariza; en el exterior de la membrana hay más cationes (+), y en el interior predominan los aniones ( ). La diferencia de carga produce un potencial eléctrico o potencial de reposo. La diferencia de potencial es muy pequeña ( 70 mv). La membrana plasmática aísla el exterior del interior. COORDINACIÓN NERVIOSA. Se lleva a cabo por impulsos nerviosos de naturaleza electroquímica. La información se lleva a un punto de un órgano concreto. Su acción es rápida y precisa, pero su efecto decrece inmediatamente. Existen células encargadas de esta función, llamadas neuronas, distribuidas por todo el organismo. COORDINACIÓN HORMONAL Se efectúa mediante la producción de sustancias químicas: hormonas. La información llega a células u órganos determinados, llamados diana. Es de acción lenta, y el efecto se mantiene durante largos periodos. La producción de hormonas se realiza en órganos especializados llamados glándulas endocrinas. El impulso nervioso El cambio en la distribución de aniones y cationes entre la membrana de las neuronas inicia el impulso nervioso. Cuando el axón es estimulado se altera la permeabilidad de la membrana, 17

18 que deja entrar iones Na+. Se invierte brevemente la polaridad, lo que provoca una variación brusca de la diferencia de potencial, es el potencial de acción. En las áreas contiguas se propaga el potencial de acción, y provoca una onda de despolarización que viaja a lo largo de la neurona, constituyendo el impulso nervioso. La neurona se repolariza con otra onda de repolarización y recobra su potencial de reposo. Los impulsos nerviosos transmiten la información por el sistema nervioso. Se caracterizan por: La ley del todo o nada. Se produce o no, y su intensidad no varía durante la conducción. Todos los impulsos son semejantes y el centro nervioso se encarga de interpretarlos. Es unidireccional, se propaga desde cualquier parte de la neurona hacia el extremo del axón. En las fibras mielínicas se transmite por un mecanismo saltatorio entre los nódulos de Ranvier, aumentando la velocidad de propagación con respecto a las fibras amielínicas. La sinapsis nerviosa es el punto de comunicación entre neuronas, y no implica un contacto físico membrana con membrana, sino una zona de influencia química de una neurona con otra. Se sitúan al final de los axones y se distinguen tres elementos: Botón presináptico. Situado al final de un axón, hay muchas vesículas y mitocondrias. Hendidura sináptica. Es el hueco entre las neuronas, tiene unos 200 Å de anchura. Elemento postsináptico. Es el cuerpo neuronal o la dendrita de la neurona siguiente. Los neurotransmisores se liberan a la hendidura sináptica cuando el impulso nervioso llega al botón terminal del axón. La descarga de neurotransmisores precisa iones de calcio y magnesio. Se unen a receptores específicos en el elemento postsináptico, continuando el impulso en la neurona siguiente. La neurotransmisión es unidireccional desde la célula presináptica hasta la postsináptica. Los neurotransmisores más conocidos son la acetilcolina y la adrenalina. Según el elemento postsináptico, pueden existir distintos tipos de sinapsis: axo-axónica (axón-axón), axo-somática (axón-soma), axo-dendrítica (axón-dendrita). El sistema nervioso en vertebrados El sistema nervioso de los vertebrados es tubular, se desarrolla a partir del tubo neural del embrión situado en posición dorsal. Anatómicamente se divide en: El sistema nervioso central (SNC) Está formado por el encéfalo y la médula espinal. Se encuentra protegido por huesos (cráneo, vértebras), y por las meninges (tres membranas de tejido conjuntivo): la interna o piamadre, la media o aracnoides y la externa o duramadre. Entre las dos primeras se encuentra el líquido cefalorraquídeo. En el sistema nervioso central hay: sustancia gris, constituida por la agrupación de cuerpos celulares, se localiza en la superficie de los hemisferios cerebrales y en la zona interna de la médula; y sustancia blanca, constituida por la agrupación de axones mielinizados, ocupa las zonas internas y profundas de los hemisferios cerebrales y la parte externa de la médula. El encéfalo está situado en el interior del cráneo; en él se pueden diferenciar varias partes: Telencéfalo. Está formado por dos hemisferios cerebrales. En la corteza radican los centros superiores de la voluntad, inteligencia y capacidad. Diencéfalo. Entre los hemisferios cerebrales se encuentran el tálamo y el hipotálamo. También produce neurohormonas, que regulan las glándulas endocrinas. Metencéfalo. También llamado cerebelo. Coordina los movimientos del cuerpo, la postura y controla los movimientos aprendidos. Mesencéfalo. Los tubérculos cuadrigéminos reciben fibras del ojo y los reflejos auditivos. Mielencéfalo. El bulbo raquídeo regula gran parte del sistema nervioso autónomo. La médula espinal deriva del tubo neural. La luz central es muy estrecha, se llama epéndimo. En un corte trasversal, la médula está parcialmente dividida. La sustancia gris se encuentra en la zona interna, tiene forma de H, en la que se localizan dos astas anteriores y otras dos astas posteriores. La sustancia blanca se encuentra en el exterior, rodeando el conjunto. De cada lado de la médula parten 31 pares de nervios espinales, cada uno de los cuales tiene una raíz dorsal o aferente y otra ventral o eferente. 18

19 La médula espinal transmite la información que le llega desde los nervios periféricos por vías aferentes, hasta los centros superiores del encéfalo. Transmite impulsos a los músculos y a las glándulas, a través de los nervios eferentes en respuesta a un estímulo o a las señales de los centros encefálicos. El sistema nervioso periférico (SNP) Es la parte del sistema nervioso que une los efectores y los receptores con los centros del sistema nervioso central. Está formado por: Nervios craneales. En peces y anfibios hay 10 pares. En reptiles, aves y mamíferos existen 12 pares, que salen de la parte ventral del encéfalo. Nervios espinales. En el ser humano hay 31 pares (8 cervicales, 12 dorsales, 5 lumbares y 6 sacros), que salen de la médula espinal por los espacios intervertebrales. Son nervios formados por neuronas sensitivas y neuronas motoras. Ganglios raquídeos. Las neuronas sensitivas de las vías aferentes, antes de entrar a la médula por las raíces dorsales del nervio, forman un ganglio, llamado ganglio raquídeo. El funcionamiento del sistema nervioso Según el tipo de respuesta y el órgano efector que inerva, se distinguen: Sistema nervioso somático. Interviene en respuestas voluntarias, inervando músculos esqueléticos que se mueven con un control consciente. Sistema nervioso autónomo o vegetativo. Interviene en respuestas involuntarias y automáticas, regulando la actividad de las vísceras. Posee nervios encargados del mantenimiento de la homeostasis y del funcionamiento de los órganos. Tiene capacidad para estimular o inhibir los órganos efectores. Presenta dos componentes con funciones antagónicas: el simpático actúa en situaciones de alerta o alarma, lo que aumenta el gasto energético; el parasimpático actúa relajando y recuperando las condiciones normales, y disminuye el gasto energético. La respuesta motora depende de la actuación de un circuito de neuronas entre los órganos receptores y los órganos efectores, las respuestas pueden ser: Los actos reflejos: no son voluntarios, corresponden a las reacciones automáticas que se producen como respuesta a una quemadura o un pinchazo. Son actos rápidos e inconscientes, en los que participa la médula espinal como órgano del sistema nervioso central. Los actos voluntarios se realizan con la participación de los centros nerviosos de la corteza cerebral, por tanto son conscientes y más elaborados que los anteriores. LA CONEXIÓN ENTRE MÚSCULOS Y NERVIOS La misión de las fibras musculares es contraerse, pero para ello deben antes recibir las órdenes oportunas del sistema nervioso, de modo que debe existir una íntima conexión entre las neuronas y las fibras musculares. Esta conexión ocurre en las denominadas uniones mioneurales, que son uniones funcionales que se establecen entre las terminaciones de los axones de las neuronas y las fibras musculares. Son uniones funcionales y no anatómicas porque las membranas del axón y de la fibra muscular no se tocan, ya que hay un espacio entre ellas similar al que existe en la conexión entre dos neuronas o sinapsis. Los extremos de los axones de las neuronas están algo dilatados y se denominan botones terminales. En ellos se acumula una sustancia denominada acetilcolina, dentro de unas pequeñas estructuras membranosas, llamadas vesículas sinápticas. Cuando llega un impulso nervioso al botón terminal, la acetilcolina de las vesículas sinápticas se libera al espacio o hueco sináptico existente entre el axón y la membrana de la fibra muscular. La acetilcolina es un transmisor químico, puesto que actúa sobre la membrana de la fibra muscular provocando en esta un fenómeno similar al del impulso nervioso en las neuronas. La estimulación originada en la membrana de la fibra muscular (sarcolema) se transmite al interior de esta a través de unas invaginaciones de la membrana, que forma unos conductos (los túbulos T), llamados en conjunto sistema-t; estos están conectados al retículo sarcoplásmico que rodea a las miofibrillas, de modo que la estimulación del impulso nervioso llega muy rápidamente a ellas. Fibra muscular Núcleo Axón mielínico Ampliación Poro del túbulo T 19

20 Mitocondria Túbulo T Miofibrilla Sarcómero Túbulo T Vesículas sinápticas Retículo endoplasmático Botón terminal del axón Núcleo de la fibra muscular Vaina de mielina Célula de neuroglía 20