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Biología y Geología 1º Bachillerato
UNIDAD 15: REGULACIÓN Y COORDINACIÓN EN LOS ANIMALES
1/ Los sistemas de coordinación
Comparación de los tipos de sistemas: tabla página 329.
Modelo de regulación común a ambos:
Estímulo – Receptor – vía sensorial – Modulador – vía motora – Efector – Respuesta
2/ El sistema nervioso: regulación y coordinación
El sistema nervioso es el conjunto de órganos encargados de recibir, integrar y
transmitir las informaciones procedentes del exterior y del medio interno, así como
coordinar y controlar las respuestas del organismo a esas informaciones.
Estructuras que intervienen en la regulación y coordinación nerviosa de los
vertebrados: actividad 4 de la página 330.
2-1/ Transmisión del impulso nervioso
-Se debe a cambios eléctricos y químicos en la membrana plasmática que separa a
la célula nerviosa de su medio extracelular.
2-1-1/ Dentro de una neurona
a) Conceptos previos
-Potencial de reposo (ver animación)
Diferencia de potencial que posee la membrana de la neurona cuando no
está transmitiendo un impulso nervioso (-70 mV) Se debe a la desigual
distribución de iones en el exterior e interior: en el exterior la [Na+] es
alta y la [K+] es relativamente baja comparada con sus concentraciones
intracelulares. Esto, junto con los grandes aniones proteicos que quedan
retenidos en el interior de la célula, hace que la membrana esté
polarizada, predominando las cargas negativas en el interior.
-Umbral de excitabilidad
Intensidad mínima que debe tener el estímulo para iniciar un impulso
nervioso (para crear un potencial de acción)
-Potencial de acción (ver animación)
Variación brusca de la diferencia de potencial de la membrana (de -70
mV a +30 mV) debido al desplazamiento de los iones (despolarización)
-Despolarización
Proceso de inversión de la polaridad de la membrana por el
desplazamiento de los iones.
-Repolarización
Proceso de recuperación del potencial de reposo inicial.
-Período refractario
Intervalo de tiempo (0,5-2 ms), que transcurre tras un impulso
nervioso, y en el que la neurona no puede iniciar otro impulso nervioso
(es lo que tarda la neurona en recuperar la polaridad)
b) Proceso
-Membrana en reposo, pero polarizada (potencial de reposo: -70 mV).
Exterior
Indica en la membrana en qué lado predominan
las cargas positivas (+++), las cargas
negativas (---), donde habrá más sodio (Na+) y
1 más potasio (K+)
Los canales de sodio están
__________________________
Los canales de potasio están
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Membrana
Interior
-Llegada de un estímulo (que alcance el umbral de excitabilidad) – apertura
de los canales de Na+ – entrada de Na+ (a favor de gradiente de
concentración y de gradiente eléctrico) – despolarización (que provoca un
potencial de acción de +30 mV en 1,5 ms).
Exterior
Membrana
Interior
-Transmisión del impulso nervioso: la despolarización se transmite a las
zonas adyacentes propagándose a lo largo de toda la neurona. Si la neurona
está mielinizada (ver figura 9.34 de la página 225) la despolarización se
transmite de nódulo de Ranvier a nódulo de Ranvier a saltos, con lo que la
transmisión es más rápida (120 m/s frente a 0,5 m/s).
Exterior
Membrana
Interior
-Restauración de las condiciones de reposo:
-Apertura de los canales de K+ – salida de iones K+ – repolarización (70 mV).
Exterior
Membrana
Interior
-Recuperación de la distribución de cargas inicial mediante la bomba
Na+-K+ que extrae Na+ e introduce K+ consumiendo energía (ATP).
Exterior
Membrana
Interior
2-1-2/ De neurona a neurona: sinapsis
a) Conceptos previos
-Sinapsis
Zona de comunicación funcional entre dos neuronas debido a que entre
ellas no hay contacto físico.
Esta formada por:
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-Zona presináptica: Axón de la neurona por la que llega la información
(impulso nervioso)
-Zona postsináptica:
Dendrita de la neurona a la que se envía la
información.
-Hendidura sináptica:
Espacio que separa ambas zonas.
-Neurotransmisores:
Sustancias químicas contenidas en las
vesículas sinápticas de los axones presinápticos y
que activan o inhiben el impulso nervioso.
b) Proceso (ver animación)
-El impulso nervioso (potencial de acción) llega a la zona presináptica
originando una despolarización que provoca la entrada de calcio.
-Las vesículas sinápticas vierten los neurotransmisores a la hendidura
sináptica.
-Los neurotransmisores llegan a la membrana de la zona postsináptica y se
unen a receptores específicos.
-Si el neurotransmisor es activador, provoca un potencial de acción en la zona
postsináptica y, de esta manera, un impulso nervioso.
-Si el neurotransmisor es inhibidor, provocan la hiperpolarización de la zona
postsináptica, lo que dificulta la despolarización y, por tanto, la creación y
transmisión del impulso nervioso.
-El neurotransmisor es eliminado por la acción de enzimas producidas por la
neurona postsináptica o es recapturado por los axones presinápticos.
3/ Sistema nervioso de los invertebrados
-A medida que se avanza en la escala evolutiva se aprecian un aumento de la
complejidad que se manifiesta en:
-Las corrientes nerviosas se transmiten a través de circuitos unidireccionales.
-Aumenta el diámetro de las fibras nerviosas y con ello la velocidad de
conducción.
-Aumenta el número de células nerviosas, que se concentran formando
ganglios.
-Se produce la cefalización por la concentración de neuronas en el extremo
anterior del cuerpo (cabeza) y el sistema nervioso se sitúa en posición
ventral.
-Los sistemas nerviosos de los invertebrados se pueden agrupar en cuatro modelos:
-Redes nerviosas:
-Propio de celentéreos.
-Las neuronas forman una red difusa, sin órganos de control ni vías
nerviosas definidas. Los impulsos nerviosos se transmiten en todas
direcciones.
-Sistema nervioso anular:
-Propio de equinodermos (simetría radial)
-Poseen un anillo periesofágico del que parten cordones nerviosos
radiales.
-Sistema nervioso cordal:
-Propio de platelmintos.
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-Poseen una región cefálica con ganglios cerebrales de los que salen un
par de cordones nerviosos que se extienden por la zona ventral
(primitivo SNC) y se ramifica lateralmente (primitivo SNP).
-Sistema nervioso ganglionar (escaleriforme):
-Propio de anélidos, artrópodos y moluscos.
-Poseen:
-Región cefálica con ganglios cerebrales.
-Collar periesofágico.
-Cordones nerviosos ventrales.
-Un par de ganglios por segmento que se unen
transversalmente.
-Nervios sensoriales y motores que se extienden por el
organismo.
4/ Sistema nervioso en vertebrados
4-1/ Sistema nervioso central (S.N.C.)
4-1-1/ Envolturas óseas
-Cráneo
-Protege el encéfalo.
-Formado por 6 huesos: Frontal, parietal (2), temporal (2), occipital.
-Columna vertebral
-Protege la médula espinal.
-Formada por las vértebras.
4-1-2/ Envolturas membranosas (meninges)
Del exterior al interior:
-Duramadre.
-Aracnoides.
-Espacio
subaracnoideo:
con
líquido
cefalorraquídeo
(amortiguador e intercambio de nutrientes
y desechos con la sangre).
-Piamadre.
4-1-3/ Encéfalo
a) Cerebro
-Con dos hemisferios cerebrales (con circunvoluciones y cisuras en los
humanos) conectados por fibras (cuerpo calloso).
-Con sustancia gris (corteza cerebral) situada en la parte externa y
formada por cuerpos neuronales.
-Con sustancia blanca situada en la parte interna y formada por
prolongaciones neuronales (axones cubiertos de mielina).
-Funciones:
-Centro de información sensorial (donde las sensaciones se hacen
conscientes).
-Control de movimientos voluntarios.
-Centro de las funciones superiores: memoria, inteligencia y
voluntad.
-También posee:
-Tálamo: Procesa la información sensitiva (centro de interpretación de
muchos estímulos sensitivos antes de su llegada al cerebro).
-Hipotálamo: Regula funciones internas (temperatura, hambre, sed,
equilibrio hídrico, sueño, impulsos sexuales…).
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-Hipófisis: Regula glándulas endocrinas.
b) Cerebelo
-Coordinador del tono muscular y de movimientos aprendidos y voluntarios
y de la postura y del equilibrio (coordinación muscular).
c) Bulbo raquídeo
-Función conductora (prolongación de la médula) hacia y desde los centros
superiores.
-Controla actividades automáticas de las vísceras (latido, ritmo
respiratorio, contracción y dilatación de vasos sanguíneos, reflejos de la
tos, deglución y vómito…).
4-1-4/ Médula espinal
Parte menos especializada del S.N.C.
a) Estructura
-Se extiende desde la base del encéfalo hasta la 2ª vértebra lumbar.
-Epéndimo: cavidad central muy estrecha por la que circula líquido
cefalorraquídeo.
-Sustancia gris (cuerpos neuronales) en el interior (forma de alas de
mariposa).
-Sustancia blanca (axones) en el exterior formando haces
longitudinales;
-Ascendentes (sensitivos).
-Descendentes (motores).
-Astas (alas de mariposa)
-Anteriores o ventrales: salida de fibras motoras.
-Posteriores o dorsales: entrada de fibras sensitivas de
receptores sensoriales (sus cuerpos
neuronales forman los ganglios de la
raíz dorsal –ganglios raquídeos– antes
de penetrar en la médula).
-Las fibras sensitivas y motoras se unen para formar los nervios
raquídeos o espinales (mixtos, 31 pares en el ser humano).
b) Funciones
-Transmite los impulsos hacia y desde los centros superiores (función
conductora debida a la sustancia blanca).
-Controla la actividad refleja que no precisa de las órdenes de otros
centros superiores (función refleja debida a la sustancia gris).
4-2/ Sistema nervioso periférico (S.N.P.)
-Conecta los receptores (mediante vías aferentes formadas por neuronas sensitivas)
y los efectores (mediante vías eferentes formadas por neuronas motoras) con los
centros nerviosos (S.N.C.).
-Se divide en:
4-2-1/ Sistema nervioso somático
-Sus neuronas motoras inervan los músculos esqueléticos (de control
voluntario).
-Formado por:
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a) Nervios craneales:
-Entran y salen del encéfalo.
-Son sensitivos, motores o mixtos.
-Inervan: cabeza, parte superior del tronco y algunos órganos
internos.
-Algunos están relacionados con el sistema nervioso autónomo (SNA).
b) Nervios raquídeos o espinales:
-Entran y salen de la médula.
-Son mixtos (excepto en peces).
-Intervienen en actos reflejos (actos involuntarios).
-Los cuerpos celulares de las neuronas motoras forman grupos en el encéfalo
y la médula (sustancia gris). Los largos axones mielínicos llegan hasta los
músculos esqueléticos (control voluntario).
4-2-2/ Sistema nerviosos autónomo (SNA o sistema nervioso visceral o de la vida
vegetativa)
-Regula las actividades que se realizan de forma totalmente involuntaria, sin
dominio sobre ellas del cerebro.
-Formado por:
-Receptores.
-Fibras sensitivas.
-Centros nerviosos situados en el SNC (hipotálamo, bulbo raquídeo,
médula).
-Fibras motoras.
-Efectores (glándulas, músculo liso, músculo cardiaco).
-Las fibras motoras llamadas preganglionares salen del SNC y antes de llegar
al órgano efector contactan, en un ganglio del SNA y mediante sinapsis, con
otras neuronas motoras llamadas posganglionares. La fibra preganglionar
suele ser mielínica y la posganglionar, amielínica.
-Se divide en:
a) Sistema nervioso simpático.
b) Sistema nervioso parasimpático.
-Estos sistemas inervan a los mismos órganos y actúan de manera
antagónica siendo sus diferencias las siguientes:
Simpático
Salida del SNC
Fibras
preganglionares
Fibras
posganglionares
Parasimpático
Porción media de la médula
espinal (sistema toracolumbar)
Regiones craneal y sacra de
la médula espinal (sistema
cráneo-sacro)
Cortas
Largas
Largas
Cortas
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Localización de la
sinapsis
En los ganglios próximos a la
médula, formando cadenas
ganglionares
En ganglios dispersos en los
órganos inervados o cerca de
ellos
Efectos generales
Prepara al organismo para la
acción en estados de
urgencia (lucha, estrés…)
aumentando la presión
sanguínea, los latidos…,
consumiendo energía
Actúa en situaciones de
calma, reposo: disminución
de la presión sanguínea, de
los latidos…, acumulando
energía
4-3/ Integración nerviosa
-Es la coordinación de los miles de mensajes procedentes de los receptores que se
procesan en los distintos centros nerviosos del SNC para lograr que la información
se unifique y la respuesta sea suave y uniforme.
-Dependiendo de si esta respuesta está controlada o no por la voluntad, se
diferencian dos tipos de actos:
a) Involuntarios o reflejos:
-Los elementos que intervienen forman el arco reflejo: receptor,
neurona sensitiva, neurona de asociación, neurona motora, órgano
efector.
-También hay conexión con el SNC, que utiliza toda la información para
efectuar los controles necesarios y coordinar.
-Los actos reflejos pueden ser:
-Innatos:
-Son congénitos, involuntarios y automáticos.
-Sólo interviene la médula.
-Suelen ser de protección.
-Adquiridos o condicionados:
-Requieren
un
aprendizaje
previo.
-Interviene la corteza cerebral.
b) Voluntarios:
-Son conscientes y controlados voluntariamente.
-Interviene la médula y el encéfalo (corteza cerebral)
EJERCICIOS
1. ¿Dónde se localizan y qué función realizan las interneuronas o neuronas de
asociación? ¿Por qué razón se denominan “de asociación”?
2. ¿Todos los actos voluntarios tienen su origen en la percepción de un estímulo?
Razona la respuesta y pon algún ejemplo de acto voluntario que no tenga su
origen en la percepción de un estímulo.
3. ¿Por qué razón las fibras amielínicas conducen el impulso nervioso más despacio
que las mielínicas?
4. Señala en la figura las siguientes partes: cerebro, cuerpo calloso, corteza
cerebral, tálamo, hipotálamo, cerebelo, bulbo raquídeo, médula espinal.
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Del libro de texto: Página 342: ejercicio 13.
Página 354: ejercicios 1, 6, 14 y 15.
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7. EL SISTEMA HORMONAL: REGULACIÓN Y COORDINACIÓN
CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LAS HORMONAS
-Compuestos orgánicos químicamente variados (proteínas, lípidos, derivados de
aminoácidos)
-Producidas por:
Glándulas endocrinas:
Hormonas
Neuronas:
Neurohormonas
-Transportadas por la sangre.
-Ejercen su acción en células u órganos concretos (que se llaman blanco o diana) a
los que se unen por receptores específicos.
-Actúan en pequeñas cantidades.
-Se degradan rápidamente, por lo que hay que sintetizarlas continuamente.
-Para evitar el exceso (hiperfunción) o el defecto (hipofunción), su cantidad se
regula, generalmente, mediante retroalimentación.
-Intervienen en funciones que requieren una acción lenta y continuada.
7.1. HORMONAS DE LOS INVERTEBRADOS
La mayoría son neurohormonas.
CONTROL HORMONAL DEL DESARROLLO DE LOS INSECTOS
Segrega
(neurohormona)
Llega a
(la almacena hasta que se
activa y la libera)
Segrega
Llega a
Segrega
Efecto
(ecdisona)
Efecto
Crecimiento de la larva
(mudas)
Larva
Crecimiento
(muda)
H. juvenil
H. de la muda
Larva mayor
Crecimiento de la larva
(mudas) y promueve la
metamorfosis
[H. juvenil] ↓
H. de la muda
7.2. HORMONAS DE LOS VERTEBRADOS
Pupa
Metamorfosis
[H. juvenil] = 0
H. de la muda
CARACTERÍSTICAS GENERALES
-Se transportan en por la sangre unidas a proteínas transportadoras.
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Adulto
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-En las células blanco u órganos diana ejercen su acción de diferente forma según el
tipo de hormona:
-Hormonas esteroides (son lipófilas y de pequeño tamaño):
-Atraviesan la membrana celular.
-Se unen a moléculas receptoras del citoplasma.
-Así unidas llegan hasta el núcleo, donde pueden activar o inhibir genes.
-Hormonas proteicas (son de mayor tamaño):
-Se unen a moléculas receptoras de la membrana.
-Esta unión hace que una molécula del citoplasma, el adenosín
monofosfato (AMP) se convierta en adenosín monofosfato cíclico (AMPC).
-Este AMPC actúa de segundo mensajero y activa enzimas.
-Estas enzimas alteran el funcionamiento de la célula (cambia la
permeabilidad de la membrana, la síntesis de proteínas, la actividad de
otras enzimas…).
7.2.1. SISTEMA ENDOCRINO
Es el conjunto de todas las glándulas de secreción interna. Las principales son:
hipófisis, páncreas, gónadas, tiroides, paratiroides y suprarrenales.
7.2.1.1. REGULACIÓN DEL SISTEMA ENDOCRINO: EJE HIPOTÁLAMO – HIPÓFISIS
Ver figuras y esquemas de los márgenes de las páginas 349 y 350.
COMPONENTES DEL EJE HIPOTÁLAMO – HIPÓFISIS
-Hipófisis:
-Glándula situada en la base del cerebro y de 1 cm de diámetro.
-Partes: -Lóbulo anterior (adenohipófisis).
-Lóbulo posterior (neurohipófisis).
-Lóbulo intermedio (en algunos vertebrados).
-Pedúnculo:
-Une la hipófisis con el hipotálamo.
-Hipotálamo:
-Produce:
-Neurosecreciones (son factores liberadores – RF)
-Se vierten a la sangre, y a través del pedúnculo llega al lóbulo
anterior de la hipófisis (adenohipófisis) donde activa la producción y
liberación de hormonas.
-Neurohormonas (son la oxitocina y la hormona antidiurética – ADH)
-Llegan a través de las propias neuronas hasta el lóbulo posterior de
la hipófisis (neurohipófisis) donde se almacenan hasta que son
liberadas a la sangre.
MECANISMO DE ACCIÓN Y REGULACIÓN.
1/ El sistema nervioso, a través de los receptores, capta:
Estímulos externos que, por vía nerviosa, llegan a los centros nerviosos y de
estos al hipotálamo.
Estímulos internos que, por vía nerviosa, llegan al hipotálamo.
2/ Las neuronas del hipotálamo producen factores liberadores (RF) que son
neurosecreciones que llegan por vía sanguínea a la adenohipófisis.
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3/ La adenohipófisis produce las hormonas correspondientes a cada factor liberador
(RF) Si estas hormonas son de las llamadas trópicas, actuarán sobre otras
glándulas para que produzcan otras hormonas.
4/ A partir de una cierta concentración, estas hormonas, y mediante un proceso de
retroalimentación, pueden inhibir la producción de RF en el hipotálamo y de
hormona trópica en la adenohipófisis.
Ejercicios página 355:
25/
21 y 22
Escribe el nombre de cada glándula. Después recuadra en rojo las que son
estimuladas por hormonas trópicas, y en azul, las que no lo son.
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Nº
1
GLÁNDULA
Epífisis (glándula pineal)
HORMONA
Melatonina
TSH (Hormona estimulante
del tiroides. Tirotropina)
Tiroides
ACTH (Adrenocorticotropina)
Corteza suprarrenal
FSH (Hormona estimulante
Lóbulo anterior. del folículo)
Adenohipófisis LH (Hormona luteizante.
Luteotropina)
2
Hipófisis
Lóbulo
intermedio
Lóbulo
posterior.
Neurohipófisis
3
Tiroides
4
Paratiroides
5
Páncreas
6
Cápsulas
suprarrenale
s
Corteza
Médula
7
Ovarios
8
Testículos
TEJIDO / ÓRGANO DIANA
Gónadas / Células
pigmentarias
Gónadas
Gónadas
STH (Somatotropina.
Hormona del crecimiento)
General
PRL (Prolactina)
Glándulas mamarias
MSH (Hormona estimulante
de los melanocitos)
Células pigmentarias
Oxitocina
Útero / Glándulas mamarias
ADH (Hormona antidiurética. Riñones (conductos
Vasopresina)
colectores)
Tiroxina
General
Calcitonina
Huesos
Parathormona
Huesos / Riñones / Ap.
digestivo
Insulina
General
Glucagón
Hígado / Tejido adiposo
Aldosterona
(mineralocorticoide)
Túbulos renales
Cortisona (cortisol)
(glucocorticoide)
General
Androgenocorticoides
(estrógenos ♀, testosterona
♂)
General / Estructuras
reproductoras
Adrenalina (epinefrina)
Noradrenalina
(norepinefrina)
Músculos / Músculo cardiaco
/ Vasos sanguíneos / Hígado
/ Tejido adiposo
Estrógenos
General / Útero
Progesterona
Útero / Glándulas mamarias
Andrógenos (testosterona)
General / Estructuras
reproductoras
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