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PRESENTACIÓN…………………………………………………………… SYLABUS……………………………………………………………………. CRITERIOS DE EVALUACIÓN……………………………………………. SITUACIÓN VITAL…………………………………………………………....
3 4 6 8
CONCEPTUALIZACION……………………………………………………. 8 1. FUNCIONAMIENTO DE LAS NEURONAS (MODELO ELECTRICO Y QUIMICO) 1.1 LAS CUALIAS DESDE LO NEURONAL……………………………. 9 ENAMORARSE UNA CIENCIA………………………………………. 19 1.2. 2. 2.1. 2.2. 2.3. 3.
COMPARACION ENTRE LO NERVIOSO Y ENDOCRINO……… MECANICA DE FLUIDOS ORGANISMOS COMPLEJOS. HOMEOSTASIS Y TRANSPORTE A TRAVES DE MEMBRANA. . SISTEMA EXCRETOR……………………………………………….. FLUJOS INTESTINALES…………………………………………….. PREPARASE PARA EL EXAMEN DE ESTADO……………………
18 32 35 37 40
AUTOEVALUACIÓN………………………………………………………… 44 BIBLIOGRAFÍA………………………………………………………………. 45
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El contenido del presente modulo, En el primer momento tiene un objetivo muy importante, es el realizar un estudio neurofisiológico del cerebro humano, tomando como referente el capitulo 10 del libro “El cerebro y el mito del Yo” del Neurocientífico Doctor Rodolfo Llinás. Para el segundo parte, tiene como objetivo hacer un estudio de la mecánica y dinámica de los fluidos (líquidos y gases) que permiten el funcionamiento de los sistemas importantes (Respiración, circulación (sistema linfático y sanguíneo), Digestión, Excreción) en el ser humano específicamente. Por otro lado valorar y despertar el cuidado que se debe tener de nuestro cuerpo y mantener una buena salud. Las preguntas que van surgiendo a través del módulo te van a permitir indagar y consultar en diferentes fuentes (libros, Internet, enciclopedias) para su pertinente solución, las cuales son una herramienta fundamental para despertar tu curiosidad y por su puesto un instrumento útil en la construcción de tu conocimiento. En él aprenderás a desarrollar actitudes y comportamientos responsables, críticos y conscientes de la relación del hombre con la naturaleza y la capacidad para actuar favoreciendo la vida propia, la de la semejante y demás especie. Por consiguiente, estos temas te van a permitir desarrollar competencias específicas para mejorar y potenciar la expresión oral, expresión escrita, explicando con propiedad las situaciones presentadas donde puedas demostrar los conocimientos adquiridos, logrando un ambiente agradable y así lograr la excelencia. Transversal a la asignatura vas a utilizar algunas herramientas como la informática, lectores competentes, que serán el complemento perfecto de las clases para que el proceso sea más ameno y divertido. No olvides que para lograr la excelencia y cumplir este compromiso tienes que estar dispuesto a mostrar creatividad y a preguntar ordenadamente cuando tengas dudas. Todo esto favorece tu desarrollo individual, ofreciéndote autonomía en tus actividades, alegría, disciplina, compañerismo, respeto, orden, responsabilidad y amor por lo que se hace y así conjuntamente logremos hacer del aprendizaje de las Ciencias Naturales una experiencia constructiva y enriquecedora.
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PROCESO ACADEMICO -CAPACIDADES COMPETENCIAS1 1. RAZONAMIENTO LÓGICO Son procesos lógicos que permitan desarrollar nociones de pensamiento científico, a través de la curiosidad, observación, indagación, interpretación de gráficos, mapas, esquemas, experimentos, comunicándolos en forma oral y escrita. a. Uso comprensivo del conocimiento científico -
Capacidad para comprender y usar conceptos, teorías y modelos en la solución de problemas, a partir del conocimiento adquirido. Esta competencia está íntimamente relacionada con el conocimiento disciplinar de las ciencias naturales, pero es importante enfatizar que no se trata de que el estudiante repita de memoria los términos técnicos ni las definiciones de conceptos de las ciencias, sino de que comprenda los conceptos y las teorías y los aplique en la solución de problemas. b. Explicación de fenómenos -
Capacidad para construir explicaciones y comprender argumentos y modelos, que den razón de fenómenos. Esta competencia se relaciona con la forma como los estudiantes van construyendo sus explicaciones en el contexto de la ciencia escolar. La escuela es un escenario de transición desde las ideas previas de los alumnos hacia formas de comprensión más cercanas a las del conocimiento científico. La competencia explicativa fomenta en el estudiante una actitud crítica y analítica que le permite establecer la validez o coherencia de una afirmación o un argumento. c. Indagación Capacidad para plantear preguntas y procedimientos adecuados, para buscar, seleccionar, organizar e interpretar información relevante para dar respuesta a esas preguntas. Esta competencia involucra los procedimientos, las distintas metodologías que se dan para generar más preguntas o intentar dar respuesta a una de ellas. Por tanto, El proceso de indagación en ciencias implica, entre otras cosas, observar detenidamente la situación, plantear preguntas, buscar relaciones de causa–efecto, recurrir a los libros u otras fuentes de información, hacer predicciones, plantear experimentos, identificar variables, realizar mediciones y organizar 2. CAPACIDAD INVESTIGATIVA: La capacidad investigativa en este nivel empieza a verse influida por una aproximación teórica de las ciencias. 1
Serie lineamientos curriculares Ministerio de Educación pág. 97
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Planteamiento de preguntas desde la perspectiva de una teoría explicativa: establece las posibles relaciones de tipo cualitativo, o cuantitativo. Documentarse para responder preguntas y formular otras nuevas. Formulación de hipótesis Las posibles respuestas a las preguntas adquieren la forma de hipótesis cualitativas se fundamentan en datos tratados en forma sencilla. 3. CAPACIDADES COMUNICATIVAS. PROCESO DE FORMACIÓN ORAL Y ESCRITA EXPRESIÓN ESCRITA Ortografía: Escritura correcta de letras y palabras en un texto. Caligrafía: Escribir a mano con letra bien hecha. EXPRESIÓN ORAL Vocalización: Capacidad para articular con claridad “lo que se dice” con el fin de hacerlo más inteligible para quien escucha. 4. PROCESO DE FORMACIÓN ÉTICA2 VALORES – PROCESO CONVIVENCIAL Y ÉTICO Respeto: Con los compañeros, reconocimiento de las diferencias: Trato amable y cordial, con uso de lenguaje decente. Con los adultos, aceptación de la autoridad, lo que implica la escucha y la adopción de actitudes cordiales. Con las normas, acatamiento u obediencia. Con el ambiente, cuidándolo y respetándolo
Responsabilidad: Actitud de responder por nuestros actos. Esto es, cumplir cabalmente con las obligaciones tanto académicas como convivenciales. Además, implica el hecho de reconocer sin prejuicios las fallas propias y aceptar las consecuencias de las mismas. Además, generando actitudes responsables en el manejo de su entorno y garantizando una mejor calidad de vida. Solidaridad: Capacidad de reconocer como propias las situaciones ajenas. Esto implica la vinculación, el compromiso personal no sólo con las iniciativas de los demás, sino el acompañamiento tanto en situaciones adversas como de prosperidad. Se manifiesta en actitudes de trabajo en equipo y de iniciativas personales para desarrollar diversos tipos de actividades. Honestidad: capacidad para mostrar su rectitud, eficacia y eficiencia en su trabajo haciendo las cosas organizadamente y con calidad. Conciencia ética3. Cuidando todo lo que le rodea haciendo especial énfasis en cuidar y respetar los seres vivos, contribuyendo con la preservación de la vida no botando basuras, no desperdiciando el agua, economizando la energía eléctrica, el gas o el cocinol, etc. 2
Serie Lineamientos Curriculares. Ministerio de Educación Nacional. Pág. 97 Serie Lineamientos Curriculares. Ministerio de Educación Nacional. Pág. 97
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RAZONAMIENTO LOGICO Elabora mentefactos conceptuales sobre sistema nervioso Aplica los conceptos vistos en la resolución de problemas vitales Expresa las diferencias entre proceso químico y eléctrico en el funcionamiento neuronal. Explica el funcionamiento de las hormonas a nivel cerebral. ¿Cómo nos enamoramos? Interpreta el funcionamiento de los fluidos corporales. Dibuja diferentes neuronas, dibujo del funcionamiento eléctrico y químico. Expresa su interpretación de la consulta semanal sobre Ciencia y Tecnología. Sustentación oral y escrita. Evaluación tipo icfes. CAPACIDADES COMUNICATIVAS EXPRESIÓN ESCRITA Se tendrá en cuenta la ortografía, manejo del renglón, trazos legibles, manejo estético del espacio, presentación adecuada de actividades y trabajos. EXPRESIÓN ORAL Se tendrá en cuenta claridad en el manejo y desarrollo de ideas, fluidez verbal, coherencia gramatical con vocalización y pronunciación adecuada, participación oral VALORES – PROCESO CONVIVENCIALY ÉTICO RESPETO Es amable y cordial con compañeros y docentes. Acepta y acata las normas establecidas en la clase escuchando activamente a compañeros y profesor, respetando el turno conversacional. Tiene cuidado de no atentar contra la dignidad de las personas por medio de comentarios o apodos. Diferencia el comportamiento según el lugar donde se encuentre. (patio, iglesia, teatro, formación y salón de clase) RESPONSABILIDAD Cumple con todas sus deberes tanto académicas como convivenciales. Reconoce sus propias fallas y acepta las consecuencias de las mismas. Evita que sus acciones atenten contra su seguridad y la de los demás. Asume las consecuencias de sus actos y de sus decisiones teniendo en cuenta los acuerdos establecidos. SOLIDARIDAD Colabora con todas las actividades programadas. Actúa con iniciativa. Lee gusta trabajar en equipo. Ayuda desinteresadamente sin esperar nada a cambio HONESTIDAD Muestra rectitud, eficacia y eficiencia en su trabajo haciendo las cosas organizadamente y con calidad. Identifica y acepta sus errores y los corrige. 6
Utiliza el diálogo y el perdón como mediación en un conflicto buscando crecer como persona. Evita hacer trampa y cumple con sus obligaciones FORMACIÓN ÉTICA Es coherente en el establecimiento entre valores, actitudes y comportamiento Se ubica críticamente en relación con los demás elementos de su entorno y de su comunidad y muestra actitudes positivas hacia la conservación, uso y mejoramiento del ambiente.
BIBLIOGRAFÍA PROPUESTA PARA EL TRABAJO
ARTETA DE MOLINA, Judith E. Desafíos 9. Bogota Ed. Norma, 2002. BEHARA CABRERA, BEATRIZ, Ciencias Naturales 9. Bogota. Ed. Santillana 1999. AUDESIRK Teresa y Gerard, Biología superior. México. Prentice Hall. 1997. GOMEZ R, Carlos William. Investiguemos 9. Bógota. Ed. Voluntad. 1994. STARR. Cecie y otros. Biology:The unity and diversity of life. Ed. International student.belmont USA.2009.
7
Uno de los remedios para el estreñimiento es usar un laxante que contenga sales de magnesio. En el intestino grueso, las sales de magnesio se absorben muy lentamente a través de la pared intestinal, por períodos, situación que tiene un efecto sobre el movimiento del agua en el intestino grueso. Basándose en esta información, explique la acción laxante de las sales de magnesio.
Realizar una profundización sobre “La diálisis, cuando los riñones fallan”, interpretando las fallas de tipo fisiológico que sufren nuestros riñones. De igual manera consultar sobre Hipertensión arterial y sus efectos sobre los accidentes cerebrovasculares y cardiovasculares, por último hacer una indagación sobre la Deshidratación y sus efectos en la salud del cuerpo humano.
8
1. FUNCIONAMIENTO DE LAS NEURONAS Documento de estudio. Capitulo Nº 10 “El cerebro y el mito del Yo” Doctor Rodolfo Llinás, Neurocientífico4 «El cerebro es una entidad muy diferente de las del resto del universo. Es una forma diferente de expresar todo. La actividad cerebral es una metáfora para todo lo demás. Somos básicamente máquinas de soñar que construyen modelos virtuales del mundo real».
4
LLINÁS, Rodolfo R. El cerebro y el mito del yo. Cap. 10. Bogotá. Ed. Norma. Año 2003. Pág. 235
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No son palabras de un filósofo ni de un poeta, aunque su obra establece un puente entre éstos y la ciencia. Es la provocadora conclusión a la que ha llegado, tras cuarenta años de estudiar el sistema nervioso, uno de los cerebros más brillantes de nuestra época: el neurocientífico Rodolfo Llinás Riascos. Partió del estudio microscópico del funcionamiento unicelular de las neuronas hasta convertirse en fundador y pionero de la neurociencia. Ésta integra diversas ciencias para entender el funcionamiento del cerebro: biología, filosofía, fisiología, sistemas, bioelectricidad, cognición, psicología, medicina, psiquiatría, informática, zoología, evolución, antropología y geometría, por mencionar sólo algunas. En todas esas aguas navega con propiedad Llinás, hasta revolucionar el concepto que antes se tenía sobre el sistema nervioso, es decir, «la esencia de la naturaleza humana». Sus colegas dicen que la obra de Llinás rompe por completo las antiguas creencias y marca un nuevo paradigma sobre la manera de entendernos a nosotros mismos y nuestra interacción con lo que llamamos «realidad».
Luego de publicar más de quinientas investigaciones y catorce libros científicos, Llinás decidió compartir sus hallazgos con el público no especializado a través de un libro pedagógico que sintetiza su hipótesis sobre la electrofisiología de la subjetividad: El cerebro y el mito del yo, de Editorial Norma. En la obra, salpicada de metáforas tan didácticas, cómicas y lúcidas como su autor, se resume el trabajo de este colombiano de 68 años, nacionalizado hace cuarenta en Estados Unidos, director del Departamento de Fisiología y Neurociencia de la Universidad de Nueva York, asesor de la Nasa, miembro de las academias de Ciencia de Estados Unidos, Francia, España y Colombia, y varias veces postulado al premio Nobel, entre muchas otras distinciones. Con su melena cana y una inexplicable belleza infantil en el esplendor de su sexto piso, dialogó así con Número:
1.1. LAS CUALIAS DESDE EL PUNTO DE VISTA NEURONAL El exorcismo del fantasma en
entidades. El filósofo Willar Quine empleó el
la máquina
término para denotar el carácter subjetivo de la
EI término "cualia" se refiere a Ia calidad de las
sensación.
10
Hoy en día, hay dos posiciones afines respecto
actividad cerebral se relaciona con funciones
de la naturaleza de las cualias. Según la
preconscientes
primera,
neuronales que coordinan el movimiento.
éstas
serían
un
epifenómeno
o
con
señalan
los
innecesario para la conciencia (Davis, 1982). La
Finalmente,
segunda, que no es muy diferente de la
funcionales en principio están basados en la
primera, plantea que si bien las cualias son la
experiencia sensorial de la función cerebral,
base de la conciencia, éstas aparecieron sólo
no se emplean frecuentemente y no son
en formas superiores de la evolución, por lo
necesariamente base de la conciencia, en
cual representarían una función central superior
particular
presente sólo en los cerebros más avanzados
momentáneamente. Mientras usted goza de
(Crook, 1983). Esta perspectiva relega a
un partido de tenis, le roban la billetera Más
ámbitos carentes de toda experiencia subjetiva
tarde recordará que sintió algo en la cadera o
animales inferiores como las hormigas. Ello
cerca del bolsillo de la chaqueta. Estos
implica: que los circuitos" de estos animales son
puntos de vista indican que las cualias no son
automáticos y que se organizan de manera
componentes o productos necesarios de la
refleja, lo cual les permite una interacción con el
función cerebral y que, si ocasionalmente lo
exterior que, no por exitosa para sobrevivir, deja
fueran, son esencialmente fugaces y poco
de ser eminentemente refleja. Para efectos
confiables.
cuando
que
mecanismos
el
los
sujeto
aspectos
se
distrae
prácticos y pese a su éxito evolutivo, las
Para mí, a estos modos de pensar les
criaturas primitivas como las hormigas y las
falta una perspectiva evolutiva adecuada,
cucarachas serían autómatas biológicos.
razón, tal vez, por la cual a las cualias se les
La perspectiva elitista, según la cual
ha puesto tan poco énfasis dentro del estudio
sólo las formas superiores están dotadas de
de la función cerebral. Comprendemos a
cualias, dan otras razones: las cualias se
cabalidad que la arquitectura funcional del
originaron accidentalmente, como resultado
cerebro es producto del lento devenir de la
inesperado
una
evolución, la cual selecciona las funciones
propiedad emergente de circuitos cerebrales
cerebrales más útiles para la supervivencia
complejos, pero no como necesarias para un
de las especies. Lo que no es tan claro para
comportamiento
organizado.
muchos es la íntima relación entre las cualias
Los partidarios de esta posición señalan que,
y la estructura evolutiva funcional del cere-
incluso en aquellos seres dotados de cualias
bro. Mi razonamiento es que la existencia
como los humanos, la mayoría de los eventos
misma del sistema nervioso central se origina
cerebrales no forman parte de ellas, y que, a
en la experiencia sensorial, la cual, gracias a
su vez, ellas no son parte de la mayoría de
la predicción, permite el movimiento activo
los eventos cerebrales. Estos autores se
(motricidad). Considerando que la evolución
inclinan a pensar que gran parte de la
de
y
posiblemente
debidamente
como
la
percepción
misma
en
cualquier
11
modalidad sensorial dio lugar al elaborado
animal se enriqueció con órganos sensoriales
proceso que vemos hoy en día, entonces lo
que migraron hacia él, en lugar de haberlo
más lógico es plantear que la experiencia
hecho hacia los pies o la cola. ¿Por qué?
sensorial, las cualias, deben ser primordiales
Porque la dirección que la evolución eligió
para la organización global del sistema
para el movimiento del animal es "hacia
nervioso. De hecho, las cualias deben haber
adelante". Evolutivamente, es lógico que los
desempeñado un papel relevante e influyente
órganos sensoriales migren hacia allí, en
en el curso de la evolución. A continuación
donde, combinados con otros, se aprovechen
me extenderé sobre este punto.
al máximo.
La biología evolutiva nos indica que, al
Así, de la necesidad de "monitorear"
madurar, algunas funciones del sistema
sensorialmente el mundo por el cual puede
nervioso migran de un sitio a otro dentro del
moverse, y a causa de la dirección frontal del
cerebro. Durante la ontogenia y también a lo
movimiento,
largo de milenios de evolución, una función
florecieron en el polo cefálico. Estos órganos
puede desarrollarse lejos de su sitio de ori-
sensoriales no sólo se volvieron más capaces
gen. Esta migración de funciones sólo es
para informarse sobre el mundo exterior, sino
posible si lo que migra es el conjunto total del
que los centros nerviosos asociados a ellos
complejo neuronal de dicha función.
se especializaron para realizar de manera
Desde el punto de vista ontogénico, el
los
órganos
sensoriales
rápida las decisiones predictivas que llevan a
mejor ejemplo de migración funcional es la
realizar
oxigenación de los elasmobranquios durante
holísticos cruciales, para la supervivencia.
la embriogénesis (Harris y Whiting, 1954). Se
Pero fundamentalmente la experiencia sirve
recuerda
acoples
para contextualizar y despertar la unidad de
electrotónicos, el temblor intrínseco de la
la activación sensorial, en un estado funcional
musculatura produce un movimiento rítmico y
global (algo como "yo siento"), que actúa para
oscilatorio que permite el flujo de agua por las
tomar
agallas y el intercambio de oxígeno con el
cualias primitivas migraron desde regiones
exterior a través del saco vitelino. Se trata de
caudales al encéfalo, donde tomaron asiento
un tipo de motricidad "miogénica", porque
e impulsaron una conectividad neuronal cada
representa
engendrado
vez más compleja. Entendiendo lo anterior,
meramente a partir de las propiedades
me parece que las cualias, las experiencias
intrínsecas de las células musculares.
sensoriales, deben haber sido una de las
que,
un
debido
a
movimiento
los
y
mantener
comportamientos
decisiones. Aun es más claro que las
¿Cuál es la relación entre la migración
propiedades fundamentales del ensamblaje
de estas funciones y las cualias? Ya
neuronal que dio lugar al desarrollo evolutivo
mencionamos que durante la filogenia el
del sistema nervioso central. Si las cualias
extremo anterior o polo cefálico (rostral) del
tuvieron ese destacado lugar en el desarrollo
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filogenético del sistema nervioso central, es
real de las vías sensoriales, con la experiencia
difícil de aceptar que ellas actualmente no
directa de eventos externos o también con la
desempeñen un papel, o que por lo menos
evocación
éste no sea importante y preponderante en el
embargo, el simple paso de electricidad aplicado
funcionamiento de nuestro cerebro durante el
a áreas minúsculas de la corteza genera o con-
transcurso de nuestra vida. Más adelante
figura sensaciones semejantes a una experiencia
discutiremos la importancia de las cualias y
real. Neuronalmente hablando, existe un carácter
su necesidad crítica. Por ahora estudiemos
modular acerca de la experiencia sensorial.
consciente
de
un
recuerdo.
Sin
las cualias, lo que son, o lo que deben ser, desde una perspectiva fisiológica objetiva.
Localización de las cualias En el curso de las cirugías para epilepsia intratable,
Wilder
Penfield
estimulaba
eléctricamente diversas partes del cerebro de pacientes y les preguntaba acerca de lo que sentían con la estimulación. Aunque la corteza cerebral se halla expuesta y el paciente está despierto, no experimenta ningún malestar y puede informar lo que sien-
Figura.
te.
Famosos mapas dibujados por Wilder Penfield,
Penfield
encontró
(además
de
contracciones en las piernas, dedos y labios
que muestran la representación de las diferentes
al estimular diferentes sitios del homúnculo
partes del cuerpo en dos bandas de la corteza
motor) que era posible evocar experiencias
cerebral, la corteza somatosensorial (izquierda)
sensoriales muy específicas al estimular
que recibe sensaciones de tacto (denominado
eléctricamente la corteza sensomotora y las
"homúnculo sensorial") y la corteza motora
distintas localizaciones corticales que se le
(derecha) que controla el movimiento
asocian
("homúnculo motor"). En ambos mapas, los
(figura).
(Penfield
y
Dependiendo
Rasmussen, de
la
1950)corteza
dedos, la boca y algunas otras áreas muy
estimulada, los pacientes "oían" fragmentos
sensibles ocupan la mayor parte del espacio.
de canciones familiares o de voces, o "veían"
(Tomado de Posner y Raichle, 1995.)
a algún familiar o evocaban alguna imagen del pasado.
También es posible, por ejemplo; estimular el índice derecho del paciente cuya corteza ha sido
Tales sensaciones quizás no eran tan completas
expuesta, y examinar la actividad neuronal
como las que se experimentan con la activación
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generada por tal estimulación: en el área
oscilatoria de 40Hz y su relación con la actividad
correspondiente de la corteza somatosensorial.
intrínseca tálamo-cortical, vimos que un "cuanto" de cognición puede medirse como una época
"¿Qué estimulamos?", pregunta el doctor.
temporal bien definida de 12-15 milisegundos.
”Mi índice derecho". La actividad registrable de
Ello significa que la capacidad del sistema
las células de esta parte de la corteza también
nervioso central para discriminar que dos eventos
muestra que sí, que de hecho se estimuló el
sensoriales
índice derecho.
requiere
Y ahora se puede demostrar un fascinante
están un
separados
intervalo
temporalmente
mínimo
de
12.5
milisegundos entre ambos, o de lo contrario el
fenómeno, pues si anestesiamos la corteza
cerebro
somatosensorial
talámicos,
(Kristofferson, 1984; Llinás y Pare, 1991; Llinás y
relacionados específicamente con esta vía de
Ribary, 1993; Joliet et al, 1994). Este "cuanto de
información táctil (como durante el procedimiento
cognición implica la activación de patrones de
Conocido como la prueba de Wada, para ubicar el
actividad en millones o incluso en cientos de
centro del habla durante la neurocirugía), al
millones de células. Por tanto, el único medio que
estimular el mismo sitió y preguntarle qué sintió,
tendrían las células de generar una coherencia tal
inevitablemente
sería usando la electricidad como modo de
o
los
núcleos
escucharemos
del
paciente:
los
registrará
como
uno
solo
Sin
conexión del flujo de información entre ellas. ¡No
introducir en específica. Si la anestesia local es
existe otra manera, que sepamos, para que las
capaz de eliminar la sensación; por fuerza las
células se interconecten (dentro del cerebro) que,
cualias han de relacionarse ningún cambió en la:
siquiera remotamente, sea tan rápido como el
conectividad física o, en la anatomía, la aplicación
anterior!
del anestésico hizo desaparecer de manera com-
biológicos que suceden en el interior y alrededor
pleta e inmediata la sensación, la experiencia
de una sola neurona, una actividad de conjunto
sensorial fundamentalmente con la actividad eléc-
que abarque o emplee cientos de millones de
trica del cerebro, ya que la anestesia Sólo
células con un marco de referencia temporal de
modificó el aspecto de la
función neuronal
12-15 milisegundos impone serias limitaciones
relacionado con la capacidad de generar patrones
sobre el posible modo de transmisión de esta
particulares de actividad eléctrica.
indispensable
"Usted no ha estimulado nada todavía".
Al
examinar
los
información.
posibles
La
eventos
difusión
es
Teóricamente hay razones de muchísimo
exageradamente lenta y su efecto demasiado
peso para pensar que el fundamento de las
corto. Con los marcos de referencia temporales
cualias se encuentre en fenómenos eléctricos
ya mencionados, si la información se transmitiera
neuronales. Consideremos la increíble rapidez
por
con
puede
distanciarse mucho fuera de la célula o, para el
analizarse y entretejerse en el fluir de la
caso, dentro de ésta. La electricidad es el único
conciencia Recordando la activación cerebral
medio suficientemente rápido y con un alcance
la
cual
un
estímulo
sensorial
difusión,
las
moléculas
no
podrían
14
suficientemente amplio, capaz de permitir la acti-
cuando examinamos la conectividad y la
vidad
y
función tálamo-cortical. Vemos que el llamado
generalizada. Esta actividad es la base de la
sueño no-MOR (dormir sin soñar) es un estado
experiencia
se
funcional caracterizado por una actividad de
enmarca dentro de limitaciones temporales, como
ondas delta lentas y sincrónicas (Llinás y
las que concibiera Charles Sherrington en el "telar
Ribary, 1993). El rango de frecuencia de todo
encantado" (1941, p. 225). Aceptamos pues, que
este patrón de actividad rítmica es de 0,5 a 4
las cualias se desencadenan gracias a la
Hz y su amplitud en el EEG o MEG
actividad eléctrica en el cerebro y que están
(magnetoencefalograma) es la mayor de todas
constituidas por eventos muy cercanos en el
las que se registran en el cerebro. En el capítu-
tiempo a las estructuras eléctricas que se deslizan
lo 6 vimos que durante el sueño profundo el
sobre la superficie de las membranas neuronales.
sistema tálamo-cortical no acepta casi ninguna
Estos torbellinos eléctricos estallan en zigzag en
modalidad de entrada sensorial. Aunque las
diferentes direcciones, como relámpago que
vías sensoriales transmiten la información
centellean, dejando tras ellos un débil y fugaz
sensorial específica, el sistema no le presta
resplandor una sensación que se encenderá de
significado interno; de hecho, no existe ex-
nuevo en cuanto se desencadene y generalice la
periencia sensorial alguna. ¡Las cualias dejaron
siguiente oleada de relámpagos, dejándonos la
de existir temporalmente!
de
conjunto
de
sensorial,
y
manera su
rápida
percepción
imagen de una red continua de sensaciones. Las
Así mismo, las cualias también dejan de
cualias realmente son eventos celulares fugaces
existir durante las crisis de la epilepsia tipo
y
razones
"pequeño mal", simplemente porque en el
fisiológicas por las cuales la conciencia en sí es
estado epiléptico se modifica la frecuencia
un evento fugaz e intermitente. Al final del
fundamental de la actividad cerebral, aunque el
capítulo veremos que las cualias se relacionan
resto de la conectividad básica que permite la
con el "sí mismo" y, específicamente, con el
función neuronal permanece intacta. Toda la
hecho de que nos percatamos de nosotros
experiencia sensorial, de hecho la "persona",
mismos.
desaparece.
discontinuos,
por
las
mismas
aparezcan
Así, y
para
que
desaparezcan,
las no
cualias basta
Habiendo relacionado las cualias con los
considerar tan sólo la actividad eléctrica
eventos neuronales eléctricos, se plantean
neuronal, sino que deben tenerse en cuenta los
otros puntos. Para los eventos funcionales
rangos
globales del sistema nervioso central, como la
actividad cerebral global. En términos más
vigilia o el sueño, no sólo es indispensable la
sencillos,
actividad
es
necesaria la activación de patrones eléctricos
indispensable que sus frecuencias sean muy
específicos, globales y locales de modo
específicas, tal como se detalló en el capítulo 6
temporalmente coherente.
eléctrica,
sino
que
también
particulares para
de
evocar
frecuencia
de
sentimientos
la es
15
movimiento estereotipado. Por el contrario, los Geometría funcional de
que denominaré PAF sensoriales encuentran su
las
expresión final internamente; esta expresión es
cualias:
PAF
lo que conocemos como experiencia subjetiva.
interiorados
Los PAF sensoriales están acompañados de ¿Cuál sería, entonces, la base neuronal de las
experiencias subjetivas, bien sean producidas
cualias? Deseo abordar momentáneamente el
por la activación de las vías sensoriales debida a
tema de las cualias desde una perspectiva más
estímulos externos, bien por la estimulación
teórica, comenzando con el punto de vista motor
experimental eléctrica (o química) en diversas
y basándome en buena parte en lo aprendido en
áreas del cerebro, o bien por acciones iniciadas
capítulos anteriores. En último término, la
en el interior, como en los sueños. Es claro que
motricidad siempre es producto de las contrac-
cuando
ciones musculares, puesto que no hay otro modo
cerebro, con corriente aplicada directamente, se
de moverse. De inmediato se concluye que el
producen pequeños fragmentos de sensación y
contexto del sistema nervioso incluye, al final de
no eventos sensoriales completos como los que
la cadena, un efector motor que transforma la
se generan cuando la activación cerebral es
actividad eléctrica de las neuronas motoras en
normal, fisiológica. Esto no es sorprendente.
contracciones
Por
Basta con comparar la activación fisiológica
analogía, cabe preguntar cuál es el efector, el
normal del cerebro y la intrincada complejidad de
aparato de expresión última de la experiencia
su organización eléctrica con la" estimulación
sensorial. Éste es, para mí, el problema más
eléctrica exógena, y en el mejor de los casos
importante de la neurociencia contemporánea.
resulta extraordinariamente burda y limitada,
Fisiológicamente hablando, no sabemos cuáles
tanto en su elaboración como en su alcance y
sean, o cómo funcionen, los efectores de la
complejidad.
musculares
manifiestas.
se
estimula
experimentalmente
el
experiencia sensorial. Sin embargo, conocemos su ámbito de operación. Sabemos, por ejemplo,
Experimentalmente se demuestra que la
que se requiere una actividad eléctrica neuronal
estimulación
de un tipo particular. En determinados sitios del
sensaciones, y que al anestesiar o destruir esas
sistema nervioso central, mientras que en otros
áreas
debe silenciarse. Visto así, concluimos que las
sensaciones desaparecen. Por ende, puede
bases neuronales de los efectores de las cualias
decirse que muy probablemente las cualias se re-
son muy semejantes a las de los PAF motores,
lacionan con el tipo y la localización de la
sólo que parecen ser PAF interiorizados. En
actividad eléctrica. En este punto existen unos
cuanto a su expresión, los PAF motores
pocos
permanecen silenciosos en el cerebro hasta ser
Muchos se inclinan por pensar que las cualias
liberados, expresándose externamente en un
representarían eventos muy profundos de la
o
las
eléctrica vías
escenarios
del que
que
cerebro las
produce
activan,
podemos
tales
considerar.
16
función neuronal, relacionados con las estructuras
funcionamiento cerebral, ya que las sensaciones
mecánicas cuánticas de las neuronas, entre las
de
que se incluyen los detalles de la organización de
desencadenados eléctricamente, y hasta aquí
los microtúbulos y microfilamentos. Por supuesto,
llega el nivel de análisis posible en este momento.
ello abre en la neurociencia un área nueva y
Pero si tal estado geométrico y funcional es la
hasta el momento inexplorada. Yo no proseguiré
sensación en sí, surge inmediatamente un serio
por allí, porque sinceramente dudo que se
problema filosófico. Según esta definición, ¿no
compruebe con un análisis serio. La razón para
serían las cualias simplemente otro ejemplo de
descartarlo es que los elementos neuronales sub-
aquello que "todavía está por comprenderse"? o,
yacentes a la activación sensorial parecen ser
desde el punto de vista cualitativo, ¿podrían
muy semejantes a los que sirven de base a la
quizás ser algo que es radicalmente diferente,
actividad motora. Al parecer, las cualias se
algo que transciende al sustrato neurológico de
relacionan no sólo con neuronas particulares en
las neuronas y de su actividad eléctrica, tras lo
sí, sino más aún, con la geometría dinámica de
cual intentamos esconder las cualias? Por el
los patrones de actividad eléctrica que las
contrario, creo que la esencia de la sensación es
neuronas son capaces de producir.
justamente el conjunto de patrones de actividad
por
sí
son
eventos
geométricos
eléctrica de las neuronas y de sus contrapartes Para mí, la razón evolutiva de las cualias es abordable
moleculares.
representan la línea de base del
ACTIVIDAD DE APLICACIÓN 1. ¿Qué son las cualias? 2. ¿Qué piensa llinas sobre la existencia del SNC? 3. ¿Qué es la motricidad? 4. ¿qué es la ontogenia? 5. ¿Qué son las elasmobranquias? 6. ¿Qué es la embriogénesis? 7. ¿Dónde se localizan las cualias? 8. ¿Cuál es la razón teórica del fundamento de las cualias? 9. Consulte cuales son las etapas del sueño? 10. ¿qué es un experiencia subjetiva? 11. ¿qué relación hay entre las cualias y la actividad eléctrica?
4
LLINÁS, Rodolfo R. El cerebro y el mito del yo. Cap. 10. Bogotá. Ed. Norma. Año 2003. Pág 235
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▬▬ Note: Con el siguiente articulo en ingles, responde las preguntas, al finalizar el trabajo se socializaran las respuestas. FALLING IN LOVE: A SCIENCE.5 “love is stronger” says the popular wisdom and the science has working finding the reason. American scientists have made in the last years several studies in order to analyze the reaction of the brain of a lover before the presence of his partner and the results conclude that the love is the most powerful and lasting experience for the humanity, which is the over sex. Love emotions are the same that generates an addictions and physical like is determinant. One of the studies made by the state University of New York and published by the magazine journal of Neurophysiology, includes questionnaires to lovers answered while their brains are observed by a scanner across images of magnetic resonance. According to the analysis of the investigators, the areas activated in relation with the intense romantic love were principally those of the right side of the brain, while the areas activated in relation with the physical attraction were principally in the left side. That is why, according to the authors of the investigation, a person can find multiple attentions attractive people, but is not easy to fall in love with more than one simultaneously: the area that manage the love tends to the monogamy, while the one that manage the physical attraction tends to the polygamy. Nevertheless, say the scientists “the process of romantic feelings involves a system of neural constellations that concludes love wins, clearly, to sex in power on the human mind”. For on of the investigators, the anthropologist Helen Fisher of the Rutgers University. ”romantic love is the most powerful of all human experiences, definitively more powerful than the sexual impulse”. Addicts to the love When a person falls in love, the idyll seems to activate parts of the brain that are rich in dopamine, a chemical effect that has influence 5
REVISTA SEÑALES. Año 2005. Páginas 2, 3,4.
on the emotions producing satisfaction and pleasure.
feelings
of
The dopamine in high levels increases the energy and the motivation, that carries an individual to create a need for alcohol, drugs, cigarette, exercise and in this case, the dear person. Like in an addiction, the investigators have observed that felling in love is associated to big quantities of the dopamine in the middle of the brain. Arthur Aron, “the emotions of falling in love go in a chaotic way between the euphoria the anxiety, the anger, the sadness or the happiness. On the other hands, all the volunteers of the study showed an intense activity in the areas of motivation and remuneration of the brain, which are the same that are activated in addictions”. Nevertheless, the magnetic resonances indicate that the areas of the brain that are activated change as a couple relation matures: in the first seven months a hyperactivity is observed in areas involved in the addictions, especially in the tegmental ventral area and the caudate nucleus, but in couples that have more time together, they have activated the pale ventral, which seems to be vital to establish lasting relations. But in this process in which some areas of the brain are activated an others are deactivate, there is the risk that people have unexpected fallings in love, because the room of the passion in this area (tegmental ventral) is available, even when the part that guarantees the stable relation remains active. This would explain why a couple with a lasting great relation can turn surprised by this type of feelings for another person. Other interesting information from this study is that the principal areas of the brain involved in falling in love work in an unconscious level and are common to all the mammals. To explain it, the investigators mention the example of the mice of the meadows that establish monogamous lasting relations thanks to the activation of the same area of people’s brain. Nevertheless, it does not mean that the human experience of falling in love should be like in other animals, because “the human brain has an aptitude to be conscious of the process, superior to other species, say anthropologist Helen Fisher.
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How to take advantage Heart beating, getting blushed, loss of the sense of the reality, are consequences of the whole process of falling in love, which thanks to scientific studies is not a mystery any more, and even, can offer useful information at the moment of flattering. The first mistake of lovers consists on preparing carefully each word that they are going to say, because the investigations have demonstrated that in the “science of love”, the corporal language and the tone of the voice are much more important than the speech. According to the studies, the first thing that people keep in the mind is the one tha that the pupils catch and knowing if there is an attraction takes more than 90 seconds and less than four minutes. This way, when cupid throws his first dart, corporal language influences 55 per cent, the tone of the voice 38 per cent and what we say only 7 p per cent. Another determinant factor is physicist, because the appearance is interpreted as an indicator of the genes of a person.
reduced to the physiological process that is observed in the laboratories. Answers the Question?
How love is defined by researchers? r
Which are the areas activated in relation with the intense romantic love?
Why is not easy to fall in love?
What is the romantic love definition done by Helen Fisher?
What is the dopamine role? Explain it?
What is the author’s purpose?
Paraphrase the whole idea of this article?
What do you learn about this article?
Other important information in the process of falling in love is that people tends to imitate the movements of the other person, n, which the scientists consider to be an index of god communication and reflex the interest for the other. Nevertheless, according to a study of San Andrews University Scotland, the imitation and the looking for the symmetry of the people only confirm the interest of finding someone who looks like them themselves. The investigations, which consisted on fitting and transforming the faces of the participants into images of opposite sex, said that they chose their own faces. The conclusion of the director of the experiment, the psychologist David Perret, is that “people are habituated with faces that they know since they were kids and that is why they always show a preference for the characteristics of theirs parents”. Nevertheless, trough there are many studi studies, the investigators warn that falling in love is a very complex phenomenon determined by cultural influences and that it cannot be
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1.2. Comparación entre la comunicación nerviosa y endocrina6 Aunque resulta conveniente analizar el control hormonal aparte del control nervioso, en cierta manera los dos son bastantes similares. Tanto las células que producen hormonas como las neuronas sintetizan sustancias químicas “mensajeras” que se liberan en los espacios intracelulares (Figura 1). Sin embargo, hay cuatro diferencias principales en la forma en que los sistemas nervioso y endocrino utilizan los mensajes químicos. En primer lugar, mientras que las células que producen hormonas y neurosecretoras liberan hormonas en la sangre, las células nerviosas generalmente liberan sus mensajeros químicos (llamados neurotransmisores) muy cerca de las células sobre las que influyen, con frecuencia con una distancia menor de un micrómetro. En segundo lugar, mientras que las hormonas contenidas en la sangre bañan a millones de células indiscriminadamente, una neurona libera su neurotransmisor en una o un pequeño grupo de células blanco específico.
Figura 1 Los tres principales tipos de célula control.
En tercer lugar, una célula nerviosa disemina información de una parte del cuerpo a otra por medio de señales eléctricas que viajan dentro de la célula misma, y libera su neurotransmisor sólo cuando llega a su blanco. Las hormonas se mueven muy lentamente y son liberadas a distancias variables de la célula blanco. Por último, los efectos de los mensajes enviados por las neuronas tienden a ser mucho más cortos en duración que los efectos de las hormonas. Estas diferencias se empañan conforme aprendemos más acerca de los sistemas hormonal y nervioso de los animales. Algunas hormonas son de hecho producidas y liberadas en la sangre por medio de células nerviosas, como las células neurosecretoras del hipotálamo. Otras sustancias químicas, que al principio los biólogos creían que eran estrictamente hormonas, como la insulina, recientemente se han descubierto en el cerebro, en el que son sintetizadas y liberadas por neuronas y actúan como neurotransmisores. Conforme lea sobre el sistema nervioso en este capítulo, recuerde que ningún sistema del cuerpo trabaja solo. Los sistemas hormonal y nervioso son coordinados de manera muy parecida para que lleven a cabo su control de las funciones corporales. Funciones y estructura de las neuronas Muestro estudio del sistema nervioso se inicia con la célula nerviosa individual, o neurona. Como la unidad fundamental del sistema nervioso, cada neurona debe realizar cinco funciones: 1. Recibir la información del medio interno o externo o de otras neuronas. 2. Integrar la información que recibe y producir una señal de respuesta adecuada.
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3. Conducir la señal a su terminación, la cual puede estar localizada a cierta distancia. 4. Transmitir la señal a otras células nerviosas, glándulas o músculos. 5. Coordinar las actividades metabólicas que mantienen la integridad de la célula. Aunque las neuronas varían mucho en estructura, la neurona “común” de los vertebrados, tiene cuatro regiones estructurales distintas que realizan las funciones antes mencionadas. Estas regiones son las dendritas, el cuerpo celular, el axón y las terminales sinápticas (Figura 2).
Las dendritas reciben señales de otras neuronas o del medio Las dendritas, prolongaciones ramificadas que se extienden hacia el exterior a partir del cuerpo de la célula nervios, están especializadas para responder a señales que provienen de otras neuronas o del medio externo. Su forma ramificada les proporciona una gran área para recibir estas señales. Las dendritas de las neuronas sensitivas, tienen adaptaciones de membrana especiales que les permiten responder a estímulos específicos que provienen del medio como presión, moléculas olorosas, luz o calor. En las neuronas del encéfalo y médula espinal, las dendritas responden a los neurotransmisores químicos liberados por otras neuronas. Estas dendritas tienen receptores proteicos en las membranas, que unen neurotransmisores específicos y producen señales eléctricas como resultado de esta unión. El cuerpo celular mantiene a la neurona e integra las señales eléctricas de las dendritas Las señales eléctricas viajan hacia las dendritas y convergen en el cuerpo celular de la neurona, el cual funciona como un centro de integración. En su papel de integración, el cuerpo celular
suma las diversas señales nerviosas que provienen de las dendritas y “decide” si produce un potencial de acción, la señal de respuesta eléctrica de la neurona. El cuerpo celular, que contiene
Figura 2 Una neurona mostrando sus partes y funciones. los organelos más comunes, lleva a cabo las actividades comunes que la mayoría de células corporales realizan. Estas incluyen la síntesis de moléculas complejas, como proteínas, lípidos y carbohidratos, y la coordinación de las actividades metabólicas de la célula.
axón lleva señales eléctricas del cuerpo celular a su destino En una neurona típica, una fibra delgada y larga, llamada axón, se extiende hacia fuera del cuerpo celular, por lo que las neuronas son las células más largas en el cuerpo. Por ejemplo, axones únicos van desde su médula espinal hacia el extremo del pie, recorriendo una distancia de alrededor de un metro. Los axones son líneas de distribución, que llevan los potenciales de acción desde el cuerpo celular a las terminales sinápticas, localizadas en el extremo de cada axón. En general, los axones viajan juntos formando nervios, igual que los alambres en un cable eléctrico. Sin embargo, a diferencia de los cables de distribución de energía eléctrica (en los cuales la energía se pierde en el camino desde la estación de poder hasta el usuario), las membranas celulares de los axones, están especializadas para conducir potenciales de acción no disminuidos o alterados El
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desde el cuerpo celular hasta sus terminales sinápticas. En los vertebrados, los nervios nacen del encéfalo y la médula espinal y se extienden a todas las regiones del cuerpo.
Las terminales sinápticas se comunican con otras neuronas, músculos o glándulas Las señales son transmitidas a otras células en las terminales sinápticas, las cuales aparecen como dilataciones en las terminaciones ramificadas de los axones (Figura 2). La mayoría de terminales sinápticas contienen un tipo específico de sustancia química, un neurotransmisor, que liberan en respuesta a un potencial de acción que viaja por el axón. Las terminales sinápticas de una neurona pueden comunicar con una glándula, un músculo, las dendritas o el cuerpo celular de una segunda neurona, de manera que la respuesta de la primera célula se convierte en la entrada de información de la segunda célula.
estímulo, el potencial en el interior puede hacerse más o menos negativo. Si el potencial se hace lo suficientemente menos negativo, llega a un nivel llamado umbral (casi 15 milivoltios menos negativo que el potencial de reposo), en el cual se desencadena un potencial de acción. El punto de desencadenamiento está cerca de la unión del cuerpo celular y el axón (Figura 2). Durante el potencial, la neurona de pronto se vuelve positiva en el interior, de 20 a 50 milivoltios. El potencial de acción dura unos cuantos milisegundos (milésimas de segundo) antes de que la célula restablezca su potencial de reposo negativo. Veamos más de cerca estos potenciales eléctricos, que son el lenguaje del sistema nervioso. a.Axón gigante.
Mecanismos de actividad neuronal Hace unos 40 años, utilizando el axón gigante de un molusco –el calamar-, los biólogos desarrollaron formas para registrar los eventos eléctricos en el interior de las neuronas (Figura 3). Encontraron que, sin ser estimuladas, las neuronas inactivas mantienen una diferencia eléctrica constante o potencial a través de sus membranas celulares, parecida a la que se encuentra en los polos de una batería. Como en una batería, el potencial eléctrico de la membrana neuronal almacena energía. Este potencial, llamado potencial de reposo, siempre es negativo en el interior de la célula y oscila de -40 a -90 milivoltios (milésimas de un voltio). Si la neurona se estimula, ya sea naturalmente o con una corriente eléctrica, el potencial negativo en el interior de la neurona puede alterarse. Dependiendo de la naturaleza del 22
Figura 3
Figura 4 La neurona mantiene sus gradientes iónicos. ¿Cómo se genera el potencial de reposo?¿Cómo puede una célula comportarse como una batería, almacenando, energía en la forma de gradientes eléctricos y químicos en su membrana celular? Para entender este fenómeno, recordemos dos principios físicos, la difusión y la atracción eléctrica, y una propiedad de las membranas celulares, la permeabilidad diferencial. Estos factores interactúan con las diferencias de concentración de concentración de iones en el interior y el exterior de la célula para producir el potencial de reposo, como se describió antes. La membrana celular de una neurona contiene citoplasma con diversos iones disueltos en el mismo. La neurona misma está inmersa en una solución salina, el líquido extracelular (Figura 4). Los iones del citoplasma constan principalmente de iones de potasio con carga positiva (k+) y grandes moléculas orgánicas con carga negativa, como las proteínas. Por fuera de
la célula, el líquido extracelular contiene más iones de sodio cargados positivamente (Na+) y iones de cloro cargados negativamente (Cl-). Estas diferencias de concentración se mantienen por transporte activo utilizando una proteína de membrana especializada llamada bomba de sodio-potasio. Como usted ha aprendido, la membrana celular semeja un iceberg de proteínas que están inmersas en un océano de lípidos. Debido a que las partículas con carga no pueden pasar por los lípidos, deben viajar por las proteínas en forma de túnel, o canales, que se localizan en toda la membrana. En una neurona no estimulada que se muestra abajo, solo los iones de potasio pueden cruzar por la membrana. Viajan por proteínas específicas llamadas canales de potasio, que se muestran en amarillo. Aunque los canales de sodio (mostrados en azul) también están presentes, en las neuronas no estimuladas permanecen cerradas. Sólo los iones de potasio pueden cruzar las membranas, y éstos están en una concentración más elevada en el interior de la célula, de manera que tienden a difundirse hacia fuera de la misma. La gran cantidad de iones orgánicos con carga negativa se quedan en el interior, como se muestra más adelante.
Conforme más iones de potasio con carga positiva salen, el interior de la célula se hace cada vez más negativo. Pero debido a que cargas opuestas se atraen entre sí, conforme los iones de potasio se difunden hacia el exterior se desarrolla una fuerza 23
eléctrica que tiende a jalarlos nuevamente hacia dentro. En cierto punto, la difusión de los iones de sodio hacia afuera de la neurona debida a diferencias de concentración será balanceada mediante la atracción eléctrica que tiende a jalarlos de nuevo hacia el interior. En este punto, no hay más movimiento neto de iones de potasio, y la célula alcanza un potencial de reposo estable –negativo en el interior-. Este punto de ilustra aquí.
Observe que un potencial de reposo se basa en el balance entre los gradientes eléctrico y químico, mantenido por transporte activo y una membrana permeable diferencial. Ambos gradientes representan una forma de energía o potencial almacenado, que puede utilizarse para generar señales eléctricas, como se describe más adelante. El establecer un potencial de reposo no requiere cambios significativos en el interior y exterior de la célula. Sólo aproximadamente 1 /10000 de los iones de potasio que al comienzo se encuentran en el interior de nuestra célula hipotética deben salir de la misma para establecer un potencial de reposo de -60 milivoltios. Es interesante hacer notar que, aunque las neuronas hacen uso especial de sus potenciales eléctricos, casi todas las células vivas mantienen potenciales de reposo. Los potenciales de acción pueden llevar mensajes rápidamente a distancias grandes Un potencial de reposo que no cambia, como una nota musical, no puede llevar
mucha información. La información nerviosa es, por tanto, codificada en cambios transitorios en el potencial eléctrico de las células nerviosas. Un ejemplo es el potencial de acción. Veamos estas señales con mayor detalle. Si el potencial en el interior de la célula de una neurona, se hace lo suficientemente negativo (como por potenciales postsinápticos, que se describen posteriormente), la membrana de la neurona puede alcanzar el umbral y desencadenar un potencial de acción en el punto donde el axón abandona el cuerpo celular. Un potencial de acción es una inversión repentina de la carga eléctrica en la membrana, desencadenada por un incremento temporal y localizado de su permeabilidad al sodio. Esta permeabilidad aumentada permite una entrada rápida de iones de sodio con carga positiva. Un potencial de acción semeja una onda de movimiento rápido de carga positiva que viaja, sin disminuir de tamaño, a lo largo del axón hacia la terminal sináptica. Inmediatamente después de que pasa el potencial de acción, el potencial de reposo negativo se restablece dentro del axón. Los acontecimientos que suceden durante un potencial de acción como son registrados utilizando un electrodo colocado en el interior de la neurona se muestran en la Figura 5 y se describen más adelante. Figura 5 Eventos eléctricos durante un potencial de acción Una neurona en reposo, se parece a un fusil cargado, listo para disparar si el gatillo se jala. En una neurona, la “carga explosiva” está representada por el gradiente de concentración de iones de sodio, los cuales están en concentración más elevada que fuera de la célula. El “gatillo” está representado por un conjunto de proteínas de membrana, los canales de sodio (que se muestran en azul). Estas proteínas son selectivamente permeables al sodio, están cerradas en una neurona 24
en reposo y están especializadas para abrirse de repente cuando se alcance el umbral. La energía para jalar el gatillo la proporcionan los potenciales postsinápticos (ya descritos) que llevan a la neurona al umbral.
Citoplasma de la neurona
Citoplasma de la neurona (con carga negativa)
Al alcanzar el umbral, los canales de sodio se abren. Los iones de sodio cargados positivamente fluyen hacia la célula y hacen que el interior sea por un momento positivo.
Citoplasma de la neurona (con carga positiva)
Después de un periodo corto, los canales de sodio se cierran en forma espontánea, y un conjunto diferente de canales de potasio de abren, los cuales se muestran de color anaranjado más adelante. Los iones de potasio ahora fluyen hacia fuera de la célula a lo largo de ambos tipos de canales de potasio. Los iones son sacados tanto por su gradiente de difusión como por repulsión eléctrica a partir de los iones de sodio positivos que entraron recientemente.
Tantos iones de potasio salen que el interior una vez más se hace negativo, y se restablece el potencial de reposo. Así, el potencial de acción es un suceso breve, la neurona, en primer lugar, se convierte en positiva mientras los iones de sodio entran, y luego se vuelve de nuevo negativa conforme los iones de potasio salen. Los potenciales de acción funcionan como un “todo o nada”,-esto es, no varían en amplitud. Si la neurona no alcanza el umbral, no habrá ningún potencial de acción, pero si se alcanza, entonces ocurrirá un potencial de acción que viajará a todo lo largo del axón. La bomba de sodio-potasio ayuda a mantener un gradiente iónico en la membrana Solo una pequeña fracción del total de sodio y potasio que se encuentra en el interior y alrededor de cada neurona se intercambia durante cada potencial de acción. Pero después de que se presentan unos cuantos miles de potenciales de acción, los gradientes de concentración de sodio y potasio en la membrana de la neurona se perderán. Esta pérdida es impedida por un conjunto de moléculas de transporte activo en la membrana celular llamada la bomba de sodio-potasio, que utiliza energía del ATP para bombear sodio fuera de la célula y potasio dentro de la misma, manteniendo los gradientes de concentración de estos iones a través de la 25
membrana celular. Así, la carga explosiva a la que ya nos referimos se crea por la bomba utilizando la energía que proviene del ATP. El potencial de acción es conducido a lo largo del axón sin disminuir su tamaño El potencial de acción es una señal. Para ser eficaz, debe transmitirse a lo largo del axón a células especializadas para recibir el mensaje, que incluyen a otras neuronas, células musculares o glandulares. Si la neurona debe conducir un potencial de acción a lo largo de su axón hasta su terminal sináptica, el potencial de acción no debe disminuir en magnitud y no debe perderse en el camino. La célula mantiene la magnitud del potencial de acción renovándolo en cada punto sucesivo a lo largo del axón. El potencial de acción empieza cuando se alcanza el umbral, se abren los canales de sodio y los iones de sodio entran a la célula, con lo que el interior de la misma es positiva en ese punto.
Cuando la región adyacente de la membrana llega al umbral, sus canales de sodio se abren y ocasionan una entrada adicional de iones de sodio y un potencial de acción en la membrana adyacente. Este proceso continúa a todo lo largo del axón. Mientras tanto, los canales de sodio que se encuentran en el sitio original del potencial de acción se cierran y se restablece el potencial de reposo. De esta manera, el potencial de acción puede viajar sin modificarse a lo largo del axón durante varios metros de longitud (por ejemplo en las jirafas y en las ballenas). La mielina aislante aumenta la velocidad de conducción del potencial de acción Los potenciales de acción deben viajar con rapidez. Por ejemplo, una jirafa no podría escapar de un león si tomara 10 segundos para que la señal viajara de su encéfalo a sus pezuñas. Sin embargo, la apertura y el cierre de los canales iónicos durante los potenciales de acción es relativamente lenta. Por tanto, para que una señal viaje tan rápido como le sea posible, deberán abrirse y cerrarse tan pocos canales como sea posible.
Aunque mucho de esta carga positiva se escapa de nuevo hacia el exterior, parte de la misma se disemina en forma pasiva y casi de manera instantánea al interior del axón, con lo que la región adyacente sea menos negativa
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Figura 6 La vaina de mielina
En los vertebrados, los axones que necesitan conducir con prontitud (como los que llevan señales a los músculos utilizados durante una persecución o escape) están envueltos con capas aislantes de membranas llamadas mielina, la cual está interrumpida a ciertos intervalos con áreas desnudas del axón que reciben el nombre de nodos (Figura 6). La mielina se forma de células especializadas que se aplanan y enrollan alrededor del axón. Estos axones mielinizados transmiten señales mucho más rápidamente que los axones no mielinizados debido a que los canales iónicos están concentrados solo en los nodos. Cuando se presenta un potencial de acción en un axón mielinizado, la carga positiva que entra al axón cerca del cuerpo celular no puede escaparse por la mielina, y en lugar de ello pasa casi instantáneamente al siguiente nodo, donde los canales se abren y se inicia un nuevo potencial de acción. Las cargas positivas entran en el nodo, influyen de inmediato en el nodo siguiente, etc. Pero la carga que fluye por debajo de la mielina si disminuye con la distancia, de manera que los axones mielinizados mantienen la señal iniciando un nuevo potencial de acción en cada nodo. La transmisión de un potencial de acción a lo largo de un axón mielinizado recibe el nombre de conducción saltatoria, debido a que el potencial de acción brinca de un nodo a otro. Las neuronas se comunican en la sinapsis Una vez que un potencial de acción sea conducido a la terminal sináptica de la neurona, la señal deberá trasmitirse a otra célula, por lo común otra neurona. Esta transmisión sucede en regiones especializadas llamadas sinapsis, y las señales transmitidas reciben el nombre de potenciales postsinápticos.
Figura 7 La estructura y función de la sinapsis
Las sinapsis incluyen parte de dos neuronas con un espacio que las separa Cuando un potencial de acción llega a la terminal sináptica del axón, se encuentra, con una región que recibe el nombre de sinopsis, donde están muy cerca partes de dos neuronas que se especializan en comunicarse una con otra. Un pequeño espacio, llamado hendidura sináptica, separa la terminal sináptica de la primera neurona, la neurona presináptica, de la segunda, o neurona postsináptica (Figura 7). Con frecuencia, tanto las dendritas como los cuerpos celulares de las neuronas presentan sinopsis. Cuando un potencial de acción llega a una terminal sináptica, su interior adquiere una 27
carga positiva. Esta carga hace que la terminal libere u neurotransmisor químico al interior de la hendidura sináptica. Las moléculas de neurotransmisor se difunden rápidamente por el espacio y se unen a receptores en la membrana de la célula postsináptica (Figura 7). La sinopsis incluye a la terminal sináptica de la célula presináptica, la hendidura sináptica y la membrana especializada de la célula presináptica que se encuentra en contacto con la hendidura y que contiene receptores para los neurotransmisores. Los potenciales postsinápticos son producidos por la unión del neurotransmisor con los receptores Los receptores, que son proteínas especializadas en la membrana postsinápticas, tienen dos funciones. En primer lugar, se unen a un tipo específico de neurotransmisor. En segundo, después de unírsele hacen que se abran tipos específicos de canales iónicos en la membrana de la neurona postsinápticos. Cuando los canales iónicos están abiertos los iones fluyen a través de la membrana celular de acuerdo con sus gradientes de concentración. El flujo de iones en la neurona postsináptica ocasiona un cambio pequeño y breve en la carga eléctrica, llamado potencial postsináptico, en el interior de la neurona postsináptica de las sinapsis (Figura 8). Dependiendo de que tipos de canales se abran y qué tipos de iones fluyen, los potenciales postsinápticos pueden ser o bien excitatorios, que hacen que la neurona sea menos negativa en el interior
Este diagrama muestra los sucesos eléctricos registrados en el interior del cuerpo celular de una neurona que recibe tanto potenciales postsinápticos excitatorios como inhibitorios e integra estas señales. 1. La neurona presináptica que tiene una sinapsis inhibitoria sobre la célula registrada ocasiona un potencial postsináptico inhibitorio (PPI). Este trae el potencial hacia el interior del cuerpo celular más allá del umbral. 2. Una neurona presináptica diferente que presenta una sinapsis excitatoria con la célula registrada ocasiona un potencial postsináptico excitatorio (PPE). Esta trae el potencial más cerca del umbral. Si un segundo PPE que proviene de una sinapsis excitatoria se presenta al mismo tiempo, los dos son sumados y (en este caso) hacen que el potencial en el cuerpo celular se encuentre por debajo del umbral, y se inicie un potencial de acción en el axón. 3. Si un PPE que provienen de sinapsis excitatorias y un PPI que proviene de una sinapsis inhibitoria se presenta aproximadamente al mismo tiempo, se suman. El PPI puede impedir que los PPE hagan que el potencial dentro del cuerpo celular llegue al umbral, y así pueden impedir que ocurra un potencial de acción. que sea más probable que dispare un potencial de acción, o bien inhibitorios, haciendo que sea más negativa y que sea menos probable que dispare. Un potencial postsináptico excitatorio recibe el nombre de PPE; un potencial postsináptico inhibitorio, el de PPI. Una sinapsis que produce PPE en la célula postsináptica recibe el nombre de sinapsis excitatoria, y una sinapsis que produce PPI es una sinapsis inhibitoria. Los potenciales postsinápticos no pueden viajar lejos en una neurona; después de unos cuántos milímetros, cuando mucho, los iones se escapan por la membrana y la señal se pierde. Sin embargo, los potenciales postsinápticos viajan lo bastante lejos para Y
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alcanzar el cuerpo celular, donde determinan si se producirá un potencial de acción.
Los potenciales postsinápticos se integran en el cuerpo celular. Las dendritas y el cuerpo celular de una sola neurona pueden recibir PPE y PPI de terminales sinápticas de miles de neuronas presinápticas. Los potenciales postsinápticos producidos por neuronas presinápticas diferentes son “sumados” o integrados en el cuerpo celular de la neurona postsináptica, lo que producirá un potencial de acción solo si los potenciales excitatorios y los inhibitorios, al ser sumados, elevan el potencial eléctrico en el interior de la neurona más arriba del umbral.
que controlan las secreciones del tracto digestivo son sintetizadas en el encéfalo, donde influyen en el apetito. Se han identificado por lo menos 50 neurotransmisores y neuromoduladores, y se agregan más a la lista cada año. En las secciones siguientes, analizaremos primero unos cuantos neurotransmisores “clásicos” que se han reconocido durante muchos años y cuyas funciones son comprometidas en parte. Luego describiremos unos cuantos neuromoduladores recientemente descubiertos, sustancias liberadas por neuronas que alteran la actividad de grupos de neuronas durante periodos largos.
Los neurotransmisores son eliminados rápidamente de la hendidura sináptica Los neurotransmisores actúan solo un momento en la célula postsináptica. Unos cuantos neurotransmisores son destruidos por la hendidura sináptica mediante el transporte activo de regreso hacia la neurona presináptica, y otros más simplemente se difunden hacia el líquido extracelular.
El sistema nervioso se vale de muchos neurotransmisores y neuromoduladores Hace 25 años, los neurobiólogos pensaban que los sistemas nerviosos funcionaban con apenas unos cuantos neurotransmisores excitatorios e inhibitorios. Desde ese tiempo los investigadores se han dado cuenta de que el encéfalo es como una caldera repleta: sus neuronas sintetizan y responden a la llegada de una gran cantidad de sustancias químicas, incluyendo muchas de las hormonas que una vez se pensó que eran exclusivas del sistema endocrino. Por ejemplo, se sabe que las hormonas
Figura 9. La corteza cerebral humana. Acetilcolina
El neurotransmisor acetilcolina se encuentra en muchas áreas del encéfalo y es el único transmisor encontrado en la sinapsis entre las neuronas motoras y los 29
músculos esqueléticos, donde siempre actúa como excitador. El fármaco curaré, aislado de una rana venenosa de Sudamérica, bloquea los receptores de acetilcolina localizados en la membrana postsináptica. Este bloque impide la contracción muscular, lo que ocasiona parálisis y en ocasiones la muerte. Por el contrario, muchos insecticidas envenenan insectos inhibiendo una enzima (que se encuentra en la hendidura sináptica) que desdobla la acetilcolina. Esta inhibición ocasiona que los músculos se contraigan de manera incontrolada y produzcan convulsiones y la muerte. En el sistema nervioso central humano, el trastorno de grupos específicos de neuronas que producen acetilcolina se encuentra en pacientes con la enfermedad de Alzheimer. En el sistema nervioso periférico, la acetilcolina es el neurotransmisor liberado por neuronas del sistema nervioso parasimpático en sus órganos blanco. Dopamina La dopamina es un neurotransmisor importante en el encéfalo, donde sus efectos son principalmente inhibitorios. La degeneración de neuronas que producen dopamina produce la enfermedad de Parkinson, caracterizada por rigidez muscular (debido a la contracción continua de algunos músculos) y por temblores no controlados. El fármaco levodopa (L-dopa), administrado a los pacientes de Parkinson, se utiliza por las neuronas no dañadas para sintetizar dopamina, reemplazando parcialmente la que se ha perdido. Las victimas de esquizofrenia con frecuencia son tratadas satisfactoriamente con fármacos que bloquean los receptores de dopamina. Aunque los mecanismos de esta enfermedad aún no se conocen del todo, una hipótesis es que la esquizofrenia es el resultado de exceso de receptores de dopamina. Por desgracia, los fármacos para tratar la esquizofrenia pueden inducir síntomas de enfermedad de Parkinson. La cocaína y las anfetaminas bloquean la toma de dopamina en la neurona
presináptica y ocasionan que permanezcan en las sinapsis y prolongando sus efectos. El abuso de estos fármacos en ocasiones puede producir síntomas que semejan a la esquizofrenia. Serotonina El neurotransmisor serotonina actúa en el encéfalo y la médula espinal. Puede inhibir neuronas sensitivas de dolor en la médula espinal, y en ocasiones instrumentos eléctricos que estimulan estas neuronas son implantados en pacientes que sufren de dolor crónico. Se cree que la serotonina también afecta el sueño y el carácter. Los animales en quienes la producción de serotonina es bloqueada son incapaces de dormir normalmente. La producción de muy poca serotonina (y norepinefrina) puede ocasionar depresión. Algunos fármacos utilizados para tratar la depresión bloquean ya sea la destrucción enzimática tanto de la serotonina como de la norepinefrina o bien su transporte de regreso hacia la célula presináptica, prolongando así los efectos de estos neurotransmisores. Por ejemplo, el antidepresivo Prozac, bloquea selectivamente la captura de serotonina en la neurona presináptica, lo que incremente sus efectos. Existe cierta evidencia de que el LSD, entre muchos otros efectos, puede bloquear los receptores de serotonina. Norepinefrina La norepinefrina (también llamada noradrenalina) es químicamente muy similar a la hormona epinefrina (adrenalina) secretada por las glándulas suprarrenales. La noradrenalina es liberada por neuronas del sistema nervioso simpático en muchos órganos (como corazón, sistema digestivo y pulmones). Los efectos de la norepinefrina, que pueden ser excitatorios o inhibitorios preparan el cuerpo para responder a situaciones estresantes. Tanto las anfetaminas como la cocaína bloquean la entrada de norepinefrina en la neurona 30
presináptica y prolongan sus efectos. Algunas muertes súbitas entre drogadictos que utilizan cocaína son causadas por sobrestimulación del sistema nervoso simpático por un exceso de norepinefrina. Neuromoduladores Además de éstos y muchos neurotransmisores clásicos, docenas péptidos son sintetizados y liberados por neuronas. Muchos pueden ser liberados junto con neurotransmisores para actuar como neuromoduladores. Los neuromoduladores, como su nombre lo indica, modifican la estructura de la sinapsis, haciéndola más o menos eficaz. Los neuromoduladores funcionan durante un periodo más largo que los neurotransmisores clásicos y pueden influir sobre muchas neuronas a la vez. Ejemplos de neuromoduladores peptídicos son los opioides (literalmente, “sustancias parecidas al opio”), como la endorfina. Durante siglos se han reconocido los efectos analgésicos (de curación de dolor) de opioides como la morfina, el opio, la codeína y la heroína. A principios de la década de 1970, los neurobiólogos descubrieron que los opioides se unen a receptores específicos que se encuentran sobre neuronas del sistema nervioso central. Debido a que los opioides son productos vegetales, era poco probable que el encéfalo humano hubiera desarrollado la producción de receptores específicamente para éstas sustancias químicas. Quizá, razonaron los investigadores, los opioides semejan una sustancia no conocida producida por el encéfalo que disminuía la percepción del dolor. Esta hipótesis condujo a la búsqueda de tales sustancias, la cual tuvo éxito en 1975 con el descubrimiento de los opioides. Algunos opioides actúan con la serotonina en la médula espinal para bloquear la percepción del dolor. Son parcialmente responsables de la supresión del dolor en momentos de estrés extremo, como en el campo de batalla (o en el fútbol). Los
opioides se liberan durante el ejercicio extenuante y pueden producir el bien conocido efecto de “el mejor corredor”. Al parecer, los efectos del analgésico de la acupuntura son causados por su capacidad de estimular la liberación de opioides.los opioides y otros neuromoduladores participan en el mantenimiento de la temperatura corporal y de la presión arterial. También se han implicado en la regulación de estados conductuales como el hambre, la excitación sexual, el enojo y la depresión. Y es probable que también estén involucrados en el aprendizaje.
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REVISION DE CONCEPTOS 1. Mencione los cuatro principales partes de una neurona y explique en qué función se Son centros de integración en especializa cada una de ellas. 1. 2. Describa en detalle y compare un potencial las neuronas. a. dendritas b. axones de acción y un potencial postsináptico. c. cuerpos celulares d. canales iónicos 3. Elabore un esquema de una sinapsis. e. sinapsis ¿Cómo son transmitidas las señales de 2. ¿Cuál de los siguientes sucesos ayuda una neurona a otra en una sinapsis? 4. ¿Cómo percibe el encéfalo la intensidad de a establecer el potencial de reposo en la un estímulo? ¿Qué tipo de estímulo? neurona? a. difusión de iones y moléculas 5. ¿Cuáles son los cuatro elementos de una b. atracción eléctrica de iones y vía nerviosa simple? Describa cómo estos moléculas elementos funcionan en el reflejo del dolor c. permeabilidad diferencial de en el humano. APLICACIÓN DE CONCEPTOS membranas d. diferencias de concentración de 1. En la enfermedad de Parkinson, que afecta iones y moléculas millones de personas, las células que e. todas las anteriores producen dopamina degeneran en una 3. En una neurona en reposo, los canales pequeña parte del encéfalo importante Permanecen abiertos para el control de movimiento. Algunos a. Todos los de sodio médicos han reportado mejoría en b. Algunos de potasio pacientes después de inyectar células c. todos los de sodio y cloro tomadas de la misma región encefálica de d. Algunos de sodio un feto abortado dentro de las partes e. Todos los de potasio lesionadas de encéfalo de un paciente que padece Parkinson. Analice este tipo de 4. ¿Cuál de los siguientes enunciados cirugía desde diversos puntos de vista: acerca de los potenciales de acción NO ético, financiero, práctico, etc. Basándose es correcto? en su respuesta, ¿es la cirugía de a. Los potenciales de acción son un trasplante fetal la solución a la enfermedad fenómeno del “todo o nada” de Parkinson? b. durante los potenciales de acción, el 2. Un estudiante ciego va con el veterinario potencial de membrana se hace positivo para obtener polvo para las pulgas de su en el interior. perro guía. Al ser incapaz de leer la c. Los potenciales de acción no etiqueta de las indicaciones.se sienta cerca disminuyen en amplitud conforme viajan de su perro y pone grandes cantidades de a lo largo del axón. polvo en el animal. Unas cuantas horas d. Un potencial de acción es disparado más tarde el estudiante termina en la sala cuando una neurona alcanza el umbral. de urgencias de un hospital con mareo y e. Un potencial de acción se inicia dificultad para respirar. Al hipotetizar que el cuando los iones de sodio entran a una polvo para pulgas es el culpable, el médico neurona. toma una muestra de sangre para un 5. Los neurotransmisores pueden análisis enzimático. ¿Qué enzima están eliminarse de la sinapsis por: buscando? ¿Cómo la concentración a. Su difusión anormalmente baja de esta enzima b. La destrucción enzimática produce los síntomas descritos? c. Transporte activo hacia el interior de 3. La alfa-bungarotoxina, una toxina de una neurona serpiente, se une a receptores de d. Todas las anteriores acetilcolina en las membranas neuronales e. Ninguna de las anteriores postsinápticas e impide la unión de la acetilcolina. ¿Qué síntomas esperaría Preguntas de repaso Preguntas de opción múltiple
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usted ver en una víctima de mordedura de serpiente y por qué?
ORGANISMOS COMPLEJOS 2.1. HOMEOSTASIS y TRANSPORTE A TRAVES DE MEMBRANAS7 El medio ambiente celular Para sobrevivir, un organismo debe permanecer en estado de equilibrio con su medio; la homeostasia es la tendencia a conservar la uniformidad o estabilidad del medio interno del organismo. La homeostasis existe en todos los niveles de los seres vivos en muchos casos, todo el organismo se ajusta al cambio; por ejemplo, una vaca puede escapar al excesivo calor y a la radiación solar cobijándose bajo la sombra de un árbol. 'La homeostasia también se produce a nivel de los órganos o sistemas orgánicos. En los animales superiores los órganos trabajan estrechamente para mantener las condiciones dentro del cuerpo, en su mejor nivel posible, por ejemplo, todos los órganos dependen de la actividad cardiaca para recibir su suministro de oxígeno, el cual es transportado por la sangre; dicha actividad se modifica cuando el cuerpo sufre algún cambio; (después de una emoción' fuerte o de una carrera durante un tiempo prolongado). Aun una célula debe encontrarse en estado de homeostasia con su medio ambiente para sobrevivir. A nivel celular la homeostasia depende en gran parte de] movimiento de determinados materiales que salen y entran a la célula; los alimentos, el oxígeno y otros materiales penetran a la célula mediante absorción. Los productos de desecho y
2. MECANICA DE FLUIDOS otras sustancias son eliminados por excreción. Todos estos materiales deben pasar a través de la membrana plasmática; algunos de estos materiales pasan libremente la través de la membrana, otros, con cierta dificultad, y otros definitivamente no pasan. Por lo tanto, la membrana plasmática determina en gran medida qué materiales entran o salen de la célula a este fenómeno se le denomina permeabilidad selectiva. Pero ¿por qué sucede esto? ¿por qué la membrana detiene algunas sustancias, mientras que otras pasan? no hay, una sola respuesta; son varios los factores que influyen en esto, entre otros: a. El tamaño de las partículas, Algunas partículas grandes no pueden atravesar la membrana plasmática, mientras que las pequeñas en muchos casos lo pueden hacer libremente. b. EI hecho de que las partículas se disuelvan o no en el agua. Por lo general los líquidos que bañan .las células son soluciones de iones y moléculas en agua. Las sustancias que no se disuelven en agua, no pueden atravesar la membrana plasmática. c. Las condiciones dentro y fuera de las, células. Las condiciones dentro de la célula o en el medio ambiente pueden influir en la absorción de algunas sustancias. d. La estructura misma de la membrana plasmática. Como ya se dijo anteriormente, la superficie de la membrana plasmática parece tener muchas aberturas pequeñísimas o poros. Estos espacios pueden resultar demasiado pequeños para que pasen las moléculas grandes, 33
pero el tamaño de los poros puede ser suficiente para que pasen las moléculas, más pequeñas. e. El hecho de que las partículas se disuelvan o no en los lípidos. La membrana celular es altamente permeable a éstos. f. Concentración de las sustancias difusibles. Ciertas sustancias penetran en la membrana plasmática en proporciones y grados variables, si una sustancia penetra por una membrana, se dice que la membrana es permeable a esa sustancia, Si una membrana permite que entren algunas sustancias, pero otras no, se dice que es selectivamente permeable. La membrana plasmática es selectivamente permeable. Permeabilidad celular El modelo de la membrana plasmática analizado en la páginas anteriores permite explicar la capacidad de las sustancias liposolubles para penetrar en las células; estas sustancias podrían aprovechar la diferencia de gradientes entre la parte externa y la parte interna. Sin embargo, no se puede explicar, a partir de la estructura de la membrana, cómo atraviesan el agua, los iones inorgánicos (p.e. sodio y potasio) o una serie de sustancias muy poco solubles en lípidos, los cuales entran fácilmente a la célula. Algunas moléculas requieren de una actividad enzimática para atravesar la membrana (transporte activo); la existencia de tan sólo unas pocas moléculas de la enzima bastaría para explicar su penetración a la célula. Otras sustancias atraviesan la membrana sin intervención de ninguna enzima (transporte pasivo). Cuando las sustancias son llevadas al interior de la célula por procesos indirectos de ingestión,
hablamos de fagocitosis o pinocitosis y finalmente, el proceso de eliminación de sustancias se denomina clasmocitosis. El transporte pasivo puede ser explicado a través de los gradientes de concentración, del gradiente de potencial eléctrico y de las fuerzas de arrastre de solvente. Las fuerzas del gradiente de concentración son el resultado del movimiento al azar de partículas que tienden a dispersarse uniformemente; cuando entran en contacto dos soluciones de la misma sustancia que posean concentraciones diferentes, se produce movimiento de partículas de la sustancia (soluto) desde la solución más Concentrada hacia la solución menos concentrada, lo mismo acontece cuando las soluciones están separadas por una membrana permeable a la sustancia, diálisis;(en el caso de que la membrana no sea permeable a la sustancia, pero sí lo sea al solvente, entonces ocurre la ósmosis, que consiste en un movimiento de solvente a través de la membrana, desde la parte de menor concentración, solución hipotónica, hacia la de mayor concentración, solución hipertónica,, hasta alcanzar la igualdad de presiones osmóticas, solución isotónica. ¿Qué diferencia hay entre diálisis y ósmosis? Cuando las moléculas del soluto se disocian en iones, entonces entra en juego una nueva fuerza de transporte pasivo, esto es la diferencia de potencial eléctrico. Tal diferencia crea una gradiente de potencial eléctrico entre los iones negativos y positivos; generalmente, cuando sus concentraciones son diferentes a uno y otro lado de la membrana se produce migración de iones. La fuerza de arrastramiento del solvente es la tercera fuerza que explica el transporte pasivo, esta fuerza se ejerce sobre moléculas de soluto que se difunde en el mismo sentido del solvente, de tal manera que chocan entre sí, aumentando la velocidad del movimiento, y así son transportadas en mayor grado en un 34
sentido que en el otro. Por moverse en el mismo sentido del solvente, puede aumentar su concentración (movimiento en el interior de la célula) o disminuir .movimiento en sentido contrario). EI transporte activo se diferencia del pasivo en que requiere un suministro continuo de energía y que transporta moléculas en forma unidireccional; frecuentemente en contra del gradiente electroquímico. En general las células vivientes mantienen una concentración baja de sodio intracelular y una concentración alta de potasio intracelular, junto con un potencial eléctrico negativo neto en el interior de la célula; esto solamente puede ser explicado a partir de la bomba de sodio y potasio. La penetración de partículas sólidas se realiza gracias a. la emisión de seudópodos que envuelven la partícula y la introducen dentro de la célula, este fenómeno se denomina fagocitosis y en muy común en protozoarios y en los glóbulos .blancos de la sangre. La penetración de partículas muy pequeñas o de líquidos con diámetro mayor al de los poros de la célula se denomina pinocitosis. Este fenómeno se explica por medio del crecimiento de la membrana en la zona de contacto con la partícula produciéndose una invaginación de la membrana en esa zona. La clasmocitosis es el fenómeno inverso a la pinocitosis, o sea la eliminación de gotitas líquidas o 'pequeñas partículas sólidas a través de la membrana del retículo endoplasmático que se funde con la membrana plasmática para eliminar la partícula.
2. Dibuja la estructura molecular de un fosfolipido. 3. ¿Qué entiendes por Homeostasis y como se evidencia en los organismos? dar ejemplos específicos. 4. ¿Qué características hacen de la membrana plasmática sea permeable? 5. Con que se relaciona la concentración de sodio y potasio en el interior y exterior de la célula. Explica. 6. Establece varias diferencias entre los procesos de transporte activo y pasivo en la permeabilidad celular. 7. Establece diferencias ósmosis y diálisis.
entre
8. ¿Qué es una solución hipotónica, solución hipertónica y solución isotónica? 9. ¿Qué es un potencial Eléctrico? 10. ¿Qué es la arrastramiento?
fuerza
de
11. ¿Qué entiendes por fagocitosis? 12. ¿Qué entiendes por pinocitosis? 13. Qué entiendes por Clasmocitosis?
Responde: 1. Dibuja la estructura de la membrana celular y sus componentes. 35
Referentes de profundización. Documento de estudio. 2.2 SISTEMA EXCRETOR HUMANO 1. Dibuja el sistema excretor humano. Ubica los nombres de sus partes y describe la función que cumple cada una de ellas. Estructura del riñón humano 2. Nuestros riñones se ubican contra la pared dorsal del cuerpo hacia ambos lados de la columna vertebral. Su tamaño corresponde al de un puño cerrado. Aproximadamente del 20 al 25% de la sangre bombeada por el corazón cada minuto fluye a través de ellos. a. De acuerdo con la ilustración. ¿Qué arterias conducen la sangre a los riñones? ¿Por qué venas sale? b. El corte transversal de un riñón. ¿Qué secciones nos muestra? 3. La corteza y la medula de cada riñón están conformadas aproximadamente por un millón de nefrones. El nefrón es la unidad estructural y funcional de los riñones. Para comprender la fisiología del riñón en conjunto se requiere comprender la fisiología de un solo Nerón. a. ¿Cuál es la unidad constitutiva de un riñón? Aproximadamente. ¿Cuántas de esas unidades hay en un riñón? Si cada riñón se aproxima al tamaño de un puño cerrado. ¿Cuál será el tamaño de un nefrón? b. dibuja un nefrón con el nombre de todas sus partes.
4. El nefrón posee un túbulo largo enrollado, cerrado en un extremo y abierto en el otro. En el extremo cerrado del túbulo que da a la corteza, la pared del nefrón se expande y se pliega en una cámara de doble pared que se denomina cápsula de Bowman. En el espacio encerrado por las porciones plegadas de la cápsula de Bowman se ubica una red de capilares que se denominan gIoméruIos. El túbulo del nefrón está formado por tres segmentos diferentes. El primer segmento o túbulo proxirnal está enrollado cerca de la cápsula de Bowman. Las células de sus paredes poseen numerosos mitocondrias. A partir de estas células se extienden microvellosidades hacia el interior del tubo o lumen. El túbulo proxirnal se continúa con un segmento largo de paredes delgadas denominado asa de Henle. Ésta es la parte que desciende y penetra en la médula, dando una vuelta en forma de gancho para volver a la región de la cápsula de Bowman. Allí el túbulo se expande para formar el túbulo distal. Esta sección también se encuentra fuertemente enrollada. a. Modela en plastilina o arcilla el modelo de un nefrón. Ubica los nombres de todas sus secciones. b. El nefrón está rodeado de numerosos y finos vasos capilares, ¿Por qué es necesario dicha presencia? Formación de la orina 5. El nefrón fábrica la orina. Dicho trabajo lo realiza filtrando la sangre y devolviéndole luego los materiales útiles. El residuo conforma los materiales inútiles que abandonan el nefrón en forma de una solución que constituye la orina. Cada glomérulo recibe sangre de una arteriola aferente y la descarga en una arteriola eferente. La sangre que
Constitución y fisiología del nefrón
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circula por las arteriolas del gIomérulo lo hace a una presión alta, aproximadamente de 60 mm de mercurio. Es normal que en otros tejidos la sangre capilar circule sólo a una presión de 20 mm. La presión alta saca una gran cantidad de plasma, a través de las paredes porosas de Ios capilares del glomérulo. Hasta la cápsula de Bowman. Así cumple el gIomérulo con su papel de filtro. La casi totalidad del plasma
Aún se parece mucho al plasma del cual se filtró. Contiene muchas sustancias útiles al organismo, que es necesario recuperar. La reabsorción de las sustancias útiles es trabajo de los túbulos. A medida que el filtrado del gIomérulo recorre los túbulos, las células que conforman las paredes de estos últimos reabsorben las sustancias útiles. Las secciones proximal y distal y el asa de Henle, están rodeadas por capilares. La sangre capilar recibe lo útil del filtrado gIomerular. Otras de las sustancias se reabsorben por difusión: a. La presión elevada de la sangre en los capilares del glomérulo es fundamental para el trabajo de los nefrones. ¿Por qué? b. El gIomérulo. ¿Qué función cumple? ¿Y los túbulos?
y la mayor parte de las sustancias disueltas en el plasma pasan a través de este filtro. Las células de la sangre y las proteínas del plasma permanecen en los capilares. El líquido que se acumula en la cápsula de Bowman es el filtrado del gIoméruIo. El filtrado del gIomérulo se produce en grandes cantidades. Los riñones de una persona promedio producen cerca de 80 litros de filtrado diariamente. El filtrado del glomérulo es diferente de la orina.
c. El túbulo del nefrón es largo y enrollado. ¿Qué se busca con estas características? d. La gráfica compara la cantidad de filtrado del gIoméruIo que se produce a diario con la cantidad de material que se reabsorbe en los túbulos en el mismo lapso y la producción real de orina. ¿Qué conclusión puedes sacar al respecto? 6. El gráfico anterior nos muestra que de 180 litros de plasma que se filtran en un día, solamente se forma de litro a litro y medio de orina. Entonces. ¿Dónde recupera el agua del filtrado del glomérulo? Dicho trabajo ocurre principalmente en los túbulos colectores. El proceso está bajo el control de una hormona. Una hormona es una sustancia química que se produce en un órgano que controla una o más actividades de otro órgano. La hormona que controla la reabsorción del agua es la hormona antidiurética, que se simboliza con la sigla HAD. Tal hormona se produce en la glándula pituitaria, ubicada en la base del cerebro.
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La HAD hace que las paredes de los túbulos colectores se vuelvan permeables al agua. Cuando las paredes son permeables, el agua se difunde desde el interior del túbulo colector hacia los capilares que lo rodean. De esta manera. la mayor parte del agua se incorpora nuevamente al sistema circulatorio. La pequeña cantidad restante se dirige junto con las sustancias inútiles hacia el uréter, constituyendo la orina. a. Describe lo que le podría ocurrirá tu organismo si los túbulos colectores del nefrón no cumplieran su trabajo. b. ¿Qué es una hormona? ¿En qué órganos se producen? ¿A través de que medio viajan en nuestro organismo? c. Explica el papel que cumple la hormona HAD en nuestros riñones. d. Mientras estudias, una de sus células cerebrales consume proteínas para obtener la energía que requieres en dicho trabajo. En ese proceso se producen como sustancias de desecho algunas moléculas de urea. Éstas deben ser eliminadas del organismo. Describe y explica todo el recorrido que deben hacer para salir de tu cuerpo. e. Hemos dicho que la urea se forma como resultado de la degradación de las proteínas. Observa la fórmula de la urea: NH2 - C -NH2 Deduce el porqué la urea no se puede originar en la degradación de grasas y carbohidratos. 2.3. FLUJOS INTESTINALES
La pared intestinal completa el proceso digestivo.
La pared del intestino delgado está tachonada de células especializadas en completar el proceso digestivo y absorber las pequeñas moléculas que resultan del mismo. Estas células tienen diversas enzimas en sus membranas externas, que conforman el límite del intestino delgado. Las enzimas incluyen proteasas, las cuales completan el desdoblamiento de péptidos en aminoácidos y sacarasa, lactasa y maltasa, las cuales desdoblan disacáridos en mono sacáridos. Pequeñas cantidades de lipasa digieren los lípidos. Debido a que estas enzimas están de hecho embebidas en las membranas de las células que limitan el intestino delgado, esta fase de la digestión sucede conforme el nutrimento es absorbido por la célula. Al igual que en el estomago, el intestino está protegido de la autodigestión por grandes cantidades de secreciones mucosas que provienen de células especializadas en los pliegues. La mayor absorción sucede en el intestino delgado El intestino delgado no es sólo el sitio principal de la digestión química; también es el principal zona de absorción de nutrimentos que van a la sangre. El intestino delgado tiene diversos pliegues y proyecciones que hacen que el área de la superficie interna sea 600 veces mayor de la que tendría un tubo liso de la misma longitud Cubriendo a toda la superficie plegada de la pared se encuentran diminutas proyecciones en forma de dedos, llamadas vellosidades. Las vellosidades, que varían de 0.5 a 1.5 mm de longitud. hacen que el límite intestinal tenga una apariencia aterciopelada cuando se ve a simple vista. Mueven ligeramente hacia atrás y hacia adelante al quimo que pasa por el intestino. Este movimiento aumenta su exposición a las moléculas para que sean digeridas y absorbidas. Además, cada célula de las vellosidades también alberga proyecciones microscópicas, llamadas
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microvellosidades. Juntas estás especializaciones de la pared del intestino delgado hacen que tenga una superficie de apróximamente 250 m2, el tamaño de una cancha de tenis promedio. Las contracciones no sincronizadas, rítmicas de los músculos con disposición circular del intestino, los movimientos de segmentación, remueven el quimo hacia atrás y adelante, haciendo que los nutrimentos estén en contacto con la superficie absorbente del intestino delgado. Cuando se completa la absorción, movimientos peristálticos coordinados conducen los restos hacia el intestino grueso. Los nutrimentos absorbidos por el intestino delgado incluyen agua, monosacáridos, aminoácidos y péptidos cortos, ácidos grasos, producidos mediante digestión lipídica, vitaminas y minerales. Los mecanismos mediante los cuales esta absorción se lleva a cabo son variables y complejos. En la mayoría de los casos, se gasta energía para el transporte de .nutrimentos al interior de las células intestinales. (El agua entra por ósmosis, Los nutrimentos se difunden fuera de las células intestinales hacia el líquido intersticial, donde penetran a la circulación. Cada vellosidad del intestino delgado está provista con un rico lecho de capilares sanguíneos y un solo capilar linfático, llamado vaso quilífero, para llevar los nutrimentos absorbidos y distribuirlos por todo el cuerpo. La mayor parte de los nutrimentos entran a la circulación a través de capilares, pero las subunidades de grasa toman una vía diferente. Después de difundirse dentro de las células epiteliales, son resintetizados en grasas, se combinan con otras moléculas y entonces son liberados en forma de gotas dentro del líquido intersticial. Por éste, entran al capilar linfático y finalmente pasan a la circulación cuando los vasos linfáticos se vacían en las venas.
En el intestino grueso se absorbe el agua y se forman las heces El intestino grueso tiene 15 metros de longitud en un adulto humano normal y 7.5 centímetros de diámetro, por lo cual es considerablemente más ancho que el intestino delgado. El intestino grueso consta de dos partes: la mayor parte de su longitud recibe el nombre de colon, pero sus 15 centímetros finales reciben el nombre de recto. Dentro del intestino grueso fluyen los restos de la digestión. Una mezcla de agua, grasas y proteínas no digeridas, fibras no digeribles como las paredes de los vegetales y las frutas. El intestino grueso contiene una población de bacterias que viven en los nutrimentos no absorbidos. Estas bacterias se mantienen sintetizando vitamina B12, tiamina, riboflavina y, de manera muy importante, vitamina K, que de otra manera sería deficiente en una dieta normal. Las células que limitan el intestino grueso absorben esta vitamina, así como los restos de agua y sales. Después de que la absorción se ha completado, el resultado es la formación de heces semisólidas que consisten en restos no digeribles y cuerpos de bacterias muertas, los cuales representan el 30 por ciento del peso seco de las heces. Las heces se transportan por movimientos peristálticos hasta que llegan al recto. La expansión de esta cámara estimula el deseo de defecar. Aunque la defecación es un reflejo (como pueden atestiguar los padres de niños pequeños), se realiza de manera involuntaria hacia los dos años de edad.
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Preguntas de repaso. 1. Mencione y describa la función de tres secreciones principales del estomago. 2. Mencione las sustancias secretadas en el intestino delgado y describe el origen y función de cada uno de ellos. 3. Describe la digestión de proteínas en el estómago y en el intestino delgado. 4. Escribe el nombre de cada una de las enzimas que intervienen en la degradación de los grandes carbohidratos, las proteínas y las grasas. 5. ¿Qué sustancias son absorbidas en el intestino delgado? 6. Realice el dibujo del aparato digestivo humano. 7. Explique el mecanismo de flujo del proceso Químico y mecánico de la nutrición del ser humano desde la boca hasta el intestino.
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3. Prepárate para el examen de estado8 Selección múltiple única respuesta (tipo I) 1. En una célula humana ocurrió que durante el proceso de mitosis las cromatides de un cromosoma no se separaron y aun así se llevó a cabo la migración hacia los polos. En consecuencia una cromatide y su copia migraron hacia uno de los polos, como lo indica el siguiente ente grafico. De acuerdo con el enunciado anterior, se esperaría obtener al final de la división celular dos células hijas:
3. En un hato se encontró un único toro resistente a la aftosa. Se quiere obtener un clon de este animal para disminuir la incidencia de esta enfermedad en el hato. Para la clonación deben implantarse en un Ovulo sin núcleo de una vaca del hato. A. un espermatozoide del de toro. B. una célula somática del toro. C. el núcleo del espermatozoide del toro. D. el núcleo de la célula somática del toro. 4. Los siguientes gráficos representan los efectos de la intensidad de la luz y de la temperatura en la eficiencia fotosintética.
A. con 46 cromosomas cada una. B. con 47cromosomas cada una. C. una con 45 cromosomas y la otra con 47. D. una con 46 cromosomas y la otra con 47.
Si en una experiencia de laboratorio se someten tres plantas de la misma especie a las siguientes condiciones de luz y temperatura,
2. En la siguiente tabla se muestran diferentes fases del ciclo celular sin especificar su orden.
esperaría que el proceso fotosintético fuera A. bajo en la planta 1 y eficiente en 2 y 3. B. eficiente en las plantas as 1 y 2 y bajo en 3. C. más eficiente en la planta 1, medianamente en la 2 y bajo en la 3. D. más eficiente en la planta 3, medianamente en la 2 y bajo en la 1. Teniendo en cuenta la actividad que se realiza en cada una de las fases, el diagrama que las ordena Correctamente es
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5. Las hojas de las plantas se calientan con el sol por encima de la temperatura del aire, favoreciendo la perdida de agua a través de los estomas. A diferencia de los animales, las plantas no pueden buscar un lugar sombreado para evitar la pérdida de agua. De e las siguientes estrategias, aquella que resuelve el problema planteado con mayor eficiencia para las funciones vitales de la planta es A. almacenar agua en los tejidos de las hojas más altas. B. presentar hojas más pequeñas en la copa y de mayor tamaño debajo de ésta. C. absorber enormes cantidades de agua para luego liberarla a través de las hojas. D. suspender el proceso de respiración evitando así la pérdida de agua. 6. El siguiente grafico representa la relación depredador-presa presa en una cadena alimenti alimenticia.
Teniendo en cuenta el gráfico anterior, la proporción en el número de individuos para mantener la condición de equilibrio en el ecosistema sería
B. por Ósmosis el agua es difundida al interior de los capilares de forma que disuelve la concentración interna C. por difusión facilitada el agua entra a los capilares y los iones de sodio son los que facilitan su entrada D. por fagocitosis el agua que queda afuera de los capilares es absorbida para que los iones puedan volver a salir. 8. El ser vivo está formado por macromoléculas que generalmente son polímetros, esto es, moléculas, formadas por la unión de varias moléculas pequeñas similares. Así, los ácidos nucleicos son cadenas de nucleótidos, las proteínas cadenas de aminoácidos os y los polisacáridos cadenas de azucares simples. Cuando la célula va a iniciar su proceso de división, debe primero replicar su ADN para lo cual necesita abundancia de A. aminoácidos B. ácidos grasos C. nucleótidos D. monosacáridos 9. Una persona fue llevada de urgencias a un hospital; los médicos encontraron que este paciente tenia una afección en la medula Ósea por lo tanto su producción de glóbulos rojos era muy baja. Adicionalmente, las cantidades de azucares y aminoácidos encontrados en la sangre estaban por debajo de lo normal. Lo anterior evidentemente comenzaba a afectar todas las células de su cuerpo pero lo primero que pasaría a nivel celular seria que A. la respiración celular y la síntesis de proteínas se detendrían. B. las membranas celulares celula no permitirían el paso de agua, sales o nutrientes C. la producción de ARN mensajero y las transcripciones se detendrían. D. los ciclos de síntesis de lípidos y la digestión en los lisosomas se detendrían.
7.. En la nefrona, unidad funcional del riñón lleva a cabo un proceso llamado reabsorción tubular que consiste en la reabsorción de agua por la sangre. Durante dicho proceso las células de la nefrona bombean iones de sodio al interior de los capilares sanguíneos de forma que grandes cantidades de agua son reabsorbidas por estos. La explicación para el paso de agua hacia los capilares después del bombeo de iones sodio seria A. por transporte activo entra una solución salina a los capilares y no los iones separados del agua
10. Una característica común a la mitosis y la meiosis es A. la cantidad de etapas en que se llevan acabo B. la duplicación y reducción del número de cromosomas C. el tiempo en el cual se desarrollan D. la formación de células a partir de una preexistente 11. Para que una célula pueda realizar la división mitótica es condición fundamental que previamente se de A. duplicación del número cromosómico B. reemplazo de ADN por ARN C. rompimiento de la membrana D. reducción del número cromosómico no puedan sintetizar proteínas.
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12. En los mamíferos, los glóbulos rojos (un tipo de células sanguíneas) se forman en la medula de algunos huesos y a medida que estas células crecen y entran en la sangre pierden el núcleo. En un experimento se extrae sangre de un mamífero, se aíslan sus glóbulos rojos y Estos son Colocados luego en las condiciones de laboratorio necesarias para que puedan seguir viviendo y funcionando adecuadamente. Si al cabo de un tiempo se examina la muestra del laboratorio se esperaría que el numero de glóbulos rojos A. haya aumentado y las nuevas células carezcan de núcleo igual a las que les dieron origen. B. haya aumentado pero las nuevas células no puedan sintetizar proteínas C. no haya aumentado puesto que aunque los glóbulos rojos se dividan, las nuevas células producidas no serán iguales a las que les dieron origen D. no hayan aumentado ya que las células no pudieron dividirse y dar origen a otras células nuevas 13. Las células de la tiroides intercambian yodo con su medio únicamente a través de ciertas proteínas de la membrana celular especializadas en esta función. En condiciones normales y dados los requerimientos de estas células, el yodo entra a la célula por transporte activo a través de cierta proteína, en contra del gradiente de concentración, y sale por difusión facilitada a través de otro tipo de proteína siempre a favor de un gradiente de concentración. Se descubrió que cierta sustancia venenosa puede dañar las proteínas encargadas del transporte activo del yodo por lo que no pueden continuar cumpliendo su función de transporte. Si en un individuo las células de la tiroides entran en contacto con esta sustancia, la concentración de yodo en el interior celular A. disminuir progresivamente gracias a la difusión facilitada hasta que iguale la concentración del exterior celular B. seguir siendo menor que el del exterior celular indefinidamente gracias a que la difusión facilitada sigue actuando C. seguir siendo mayor que el del exterior celular indefinidamente gracias a que la difusión facilitada sigue actuando D. desaparecer pues todo el contenido de yodo saldrá de la célula por la difusión facilitada
Para determinar la acción de cada hormona se monto un experimento cuyos resultados se muestran en la gráfica
De esta gráfica podemos inferir que: A. cuando la concentración de glucosa aumenta la concentración de insulina disminuye B. no existe ninguna relación entre la concentración de glucosa y la concentración de Insulina C. al aumento en la concentración de glucosa antecede el aumento en la concentración de insulina D. cuando los niveles de insulina disminuyen la concentración de glucosa queda sin control con su medio únicamente a través de ciertas proteínas de la membrana celular especializadas en esta función. 15. Las hojas de las plantas se calientan con el sol por encima de la temperatura del aire, favoreciendo la perdida de agua a través de los estomas. A diferencia de los animales, las plantas no pueden buscar un lugar sombreado para evitar la pérdida de agua. De las siguientes estrategias, aquella que resuelve el problema planteado con mayor eficiencia para las funciones vitales de la planta es A. almacenar agua en los tejidos de las hojas más altas. B. presentar hojas más pequeñas en la copa y de mayor tamaño debajo de Esta. C. absorber enormes cantidades de agua para luego liberarla a través de las hojas. D. suspender el proceso de respiración evitando así la pérdida de agua.
14. Cuando aún no conocíamos muy bien el funcionamiento del páncreas, se aislaron de algunas de sus células dos hormonas: La insulina y el glucagón. Pronto se sospechó que ambas tenían algo que ver con el nivel de glucosa en la sangre.
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RESPONDA LAS PREGUNTAS 16 A 17 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN Aunque las plantas pueden utilizar el amoniaco directamente, en general estas absorben el nitrato del suelo a través de las raíces. En el siguiente esquema se representa el papel que cumplen las bacterias en el ciclo del nitrógeno en tres parcelas; una de ellas se mantuvo libre de bacterias
18. Teniendo en cuenta la información representada en los gráficos anteriores, el intervalo en el cual es más probable que ocurra una fertilización es entre A. 1 y 2. B. 2 y 3. C. 3 y 4. D. 1 y 3. 16. En un determinado suelo el nitrógeno disponible para las plantas es bajo. Esta situación se debe probablemente a que existe una gran cantidad de A. cianobacterias. B. bacterias nitrificantes. C. bacterias desnitrificantes. D. bacterias fijadoras de nitrógeno. 17. Para elevar los niveles de nitrógeno en un suelo un agricultor decide sembrar leguminosas, ya que estas presentan una simbiosis con bacterias fijadoras de nitrógeno. Esta simbiosis consiste en que el nitrógeno atmosférico A. pasa a amonio que es fijado por la planta. B. pasa directamente a nitrato que es fijado por la planta. C. es fijado directamente por las hojas de las plantas. D. se fija en las raíces de la planta y se liberan nitratos al suelo. RESPONDA LAS PREGUNTAS 18 Y 19 DE ACUERDO CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN En las mujeres el desprendimiento de un Óvulo maduro del ovario está determinado por el incremento de las hormonas luteinizante (LH) y folículo estimulante (FSH). Los siguientes gráficos representan los cambios en los niveles hormonales durante el ciclo menstrual
19. El efecto que tienen las píldoras anticonceptivas (cuya función es elevar simultáneamente los niveles de estrógeno y progesterona) sobre las gonadotropinas LH y FSH es A. aumentar la concentración de LH y FSH. B. reducir la concentración de FSH y de LH. C. reducir la concentración de FSH y aumentar la de LH. D. mantener la concentración normal de LH y de FSH. 20. En experimentos con arvejas se descubrió que el color rojo de las flores era dominante sobre el blanco y que las semillas lisas eran dominantes sobre las rugosas. Los posibles fenotipos de los hijos que se podrían obtener al cruzar una planta blanca de semillas rugosas con una roja de semillas lisas que es heterocigoto para estas dos características, son A. solo plantas de flores rojas y semillas lisas B. plantas de flores rojas semillas lisas, flores rojas semillas rugosas, flores blancas lisas y blancas rugosas C. plantas de flores rojas con semillas lisas y flores blancas con semillas rugosas D. plantas de flores blancas y semillas rugosas
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EVALUACIÓN DEL PROCESO9 MATRIZ INSTRUCCIONAL – 2010 Marca X en la columna de la derecha según sea tu valoración NIVEL VALORATIVO Superior Alto CRITERIO RESPONSABILIDAD: Puntualidad Trabajo en Clase, tareas, módulo Orden Cuidado del medio ambiente
AUTONOMÍA Y DISCIPLINA
PREPARACIÓN PARA VALORACIONES
RESPETO
ACTITUD POSITVA
COMPRENSIÓN
SOLIDARIDAD Y PARTICIPACIÓN
Medio
Bajo
En muchas ocasiones muestra responsabilidad y es consciente de los compromisos asumidos para con su formación y el cuidado del medio ambiente.
Muestra poca responsabilidad a pesar de conocer los compromisos asumidos para con su formación y el cuidado del medio ambiente
No muestra responsabilidad a pesar de conocer los compromisos asumidos para con su formación y el cuidado del medio ambiente
Es autónomo y disciplinado demostrando alto grado de compromiso
En muchas ocasiones es autónomo y disciplinado aportando positivamente en su formación
Es poco autónomo y disciplinado a pesar de reconocer la necesidad de la practica de estos valores para su formación
No es autónomo ni disciplinado a pesar de reconocer la necesidad de la práctica de estos valores para su formación
Siempre se prepara, de manera consciente, para sus valoraciones logrando, con esto, una mayor comprensión de la temática estudiada.
En muchas ocasiones se prepara conscientemente para sus valoraciones logrando con esto mayor comprensión de la temática estudiada.
No se prepara para sus valoraciones lo cual impide una comprensión mayor de la temática estudiada.
Es respetuoso en todo momento creando así un ambiente propicio para su formación.
En muchas ocasiones es respetuoso generando así un buen ambiente para su formación. Generalmente muestra una actitud positiva frente a las actividades propuestas en la asignatura.
Algunas veces se prepara para las valoraciones a pesar de su importancia para alcanzar una mayor comprensión de la temática estudiada. Es poco respetuoso lo cual le impide generar un ambiente adecuado para su formación. Pocas veces demuestra una actitud positiva frente a las actividades propuestas en la asignatura.
Demuestra una actitud negativa frente a las actividades propuestas en la asignatura.
Demuestra poca comprensión de los conceptos y procesos estudiados en la asignatura. Con poca frecuencia es solidario y participativo en cada una de las actividades propuestas en la asignatura y en la conservación del medio ambiente
No muestra comprensión de los conceptos y proceso estudiados en la asignatura.
Es responsable al asumir de manera consciente los compromisos para con su formación y el cuidado del medio ambiente
Siempre muestra una actitud positiva frente a las actividades propuestas en la asignatura y hace consensos cuando se le presentan dificultades Comprende y da cuenta de los conceptos y proceso estudiados en la asignatura Es solidario y participa activamente en cada una de las actividades de la asignatura y contribuye en la búsqueda de la conservación del medio ambiente
Muchas veces demuestra comprensión de los conceptos y procesos estudiados en la asignatura. Con frecuencia es solidario y participa en cada una de las actividades de la asignatura y contribuye en la búsqueda de la conservación del medio ambiente
No es respetuoso generando con esto un ambiente inadecuado para su formación.
No participa en las actividades propuestas en la asignatura ni e s solidario en la conservación del medio ambiente.
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ARTETA DE MOLINA, Judith E. Desafíos 9. Bogota Ed. Norma, 2002. BEHARA CABRERA, BEATRIZ, Ciencias Naturales 6. Bogota. Ed. Santillana 1999. AUDESIRK Teresa y Gerard, Biología superior. México. Prentice Hall. 1997. GOMEZ R, Carlos William. Investiguemos 9. Bógota. Ed. Voluntad. 1994. REVISTA SEÑALES. Año 2006. Página 2, 3,4.
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