CUADERNILLO DE CIENCIAS BIOLÓGICAS II

Ciencias Biológicas II

Ciencias

Muchas veces, cuando hablamos de ciencias, nos referimos a un gran grupo de ellas, pero es importante aclarar que no son todas iguales. Algunas ciencias basan su estudio en hechos o fenómenos observables, y otras, en ideas. Las primeras como la biología, la física, la química, se denominan ciencias fácticas, las segundas como las matemáticas y la lógica, ciencias formales.

Las características de las ciencias son:

Provisional y perfectible: es decir que lo que se considera hoy como valido quizás en el futuro no lo sea.

Fiable: ya que, si bien en determinados momentos la forma de observar y de explicar la Naturaleza es de una manera y luego puede cambiar, no significa que no podamos confiar en ella.

Por lo tanto, es muy importante tener en cuenta que la ciencia es dinámica y susceptibles de ser modificada.

El método científico

La biología, al igual que el resto de las ciencias naturales como la química, la física o la geología, pretende encontrar una explicación sobre cómo y por qué se dan los distintos procesos de la naturaleza; en el caso concreto de la biología, en los seres vivos.

Para esto, científicos han aceptado la necesidad de cumplir una serie de pasos para que las conclusiones a las que se lleguen sean válidas y aceptables. A estas etapas las conocemos como el método científico.

El método científico es un proceso sistemático basado en la observación y la experimentación, gracias al cual obtenemos conocimiento científico, y para llegar a este, es necesario seguir una serie de pasos:

-Observación: Reconocemos un problema al aplicar los sentidos a algún objeto o fenómeno natural.

-Planteamiento del problema: Planteamos el problema en forma de pregunta a la que hay que dar respuesta.

1.a Etapa: Observación Reconocer el problema.

2.a Etapa: Formulación de hipótesis Hacer suposiciones verosímiles y contrastables para explicar el problema.

3.a Etapa: Experimentación-control de variables Diseñar experimentos para confirmar o descartar las hipótesis buscando relaciones entre ellas, controlando, variables no medidas que puedan influir.

4.a Etapa: Conclusiones Obtenerlas a partir de hipótesis confirmadas.

Biología

La palabra biología proviene del griego BIOS que significa ‘vida’ y logos que significa ‘estudio’. Por lo tanto, podemos definir a la biología como la ciencia que estudia los seres vivos. En primer lugar, debemos recordar que las ciencias naturales son aquellas que están relacionadas con la naturaleza y en las que aplicamos el método científico. Dentro de ellas incluimos biología, geología, física y química.

TEORIA EVOLUTIVA: Charles Darwin

 Es uno de los científicos más conocidos e influyentes de la historia de la biología, destaco por sus grandes dotes como observador naturalista.

La teoría de Darwin: se asienta en tres puntos fundamentales:

• La variabilidad: Las poblaciones de seres vivos no son uniformes, sino que presentan cierta variabilidad, mayor o menor en función de la especie observada. En un ambiente estable con suficientes recursos, las poblaciones mantienen el número de individuos y conservan su variabilidad.

• La adaptación: Ante un cambio en el ambiente desfavorable a una especie, de entre toda la variabilidad existente, habrá algunos individuos que quizá presentaran unas características más adecuadas al nuevo ambiente. Estos individuos estarán mejor adaptados.

• La selección natural: Los individuos mejor adaptados se reproducirán más fácilmente y dejarán más descendencia. Esta descendencia heredara los caracteres que determinan una mejor adaptación. Si la selección se repite en cada toda la población presentara el carácter que determina una mejor adaptación.

Los antecesores de las jirafas actuales formaban una población con cierta variabilidad para el carácter ≪longitud del cuello≫; ciertos individuos tenían el cuello más largo.

Cuando escasea el alimento, los individuos con el cuello más largo llegan mejor a las capas superiores del follaje. Están mejor adaptados.

Los individuos con el cuello más largo se reproducirán con mayor facilidad y dejarán más descendientes, aumentando su proporción en la siguiente generación. La selección natural seguirá actuando generación tras generación hasta dar lugar a las jirafas actuales.

El viaje del Beagle

El 27 de diciembre de 1831, el Beagle zarpo de Plymouth (Inglaterra) y no regreso hasta casi cinco años después, el 2 de octubre de 1836. El barco inicio su travesía hacia Sudamérica, y recorrió gran parte de su costa, desde Bahía (Brasil) hasta las islas Galápagos (Ecuador) pasando por las costas de Uruguay, Argentina, Chile y Perú. La etapa americana del viaje duro cerca de cuatro años, después de los cuales, el Beagle se dirigió a Australia y Nueva Zelanda. Desde allí el viaje continuo por el sur de África hasta, finalmente, volver a Inglaterra.

A pesar de que todas estas especies forman parte del mismo grupo taxonómico y son muy cercanas entre sí, presentan una clara diferenciación en la estructura de su pico, lo cual se ha convertido en una de las pruebas más importantes a favor de la teoría darwinista de la evolución de las especies. Después de numerosos estudios, se ha demostrado que la estructura del pico de los pinzones está directamente relacionada con la alimentación de cada uno de ellos y, por tanto, con los alimentos disponibles en cada isla del archipiélago de Galápagos. De esta manera, existen pinzones que se alimentan de frutas, otros de insectos y otros de semillas. Los pinzones frugivoros tienen un pico similar al de un loro, preparado para romper los frutos; mientras que los que se alimentan de semillas tienen un pico grueso que les permite machacar las semillas con facilidad; mientras que los pinzones insectívoros tienen un pico más fino y alargado para alcanzar larvas o cazar insectos con facilidad.

Este hecho es un claro ejemplo para ilustrar las ideas de Darwin sobre la evolución de las especies. Unas aves, en principio similares, pero con cierta variabilidad entre sus individuos, se vieron sometidas a distintos ambientes (en cada isla existían distintas condiciones ambientales y diferentes alimentos disponibles). Esto provocó que los individuos con distintas características fueran seleccionados en las islas en las que el ambiente les era más favorable y fueran desapareciendo en el resto de islas. De esta forma, los pinzones que consiguieron sobrevivir lo hicieron porque se adaptaron al medio en el que se encontraban. Como estos individuos se adaptaron mejor, tuvieron más descendencia, con lo que sus características se seguían repitiendo en las siguientes generaciones. De esta forma, la selección natural fue actuando hasta dejar en cada isla solamente pinzones con características adecuadas para la supervivencia en cada una de ellas.

La especiación y las teorías actuales

Las teorías actuales sobre el origen de las especies toman como base la teoría sintética de la evolución, pero difieren entre ellas sobre todo en lo relativo al momento y al cómo se da la aparición de nuevas especies. Una especie es un conjunto de individuos más o menos

parecidos que son capaces de reproducirse entre ellos y dar lugar a descendencia fértil. El proceso de aparición de una nueva especie a partir de una preexistentes lo que llamamos especiación.

Para que se dé la especiación, deben producirse los siguientes fenómenos:

• Un grupo de individuos de una determinada población evoluciona diferenciándose del resto de la población.

• Ese grupo de individuos no puede reproducirse con la población inicial debido a que existe una separación física (ej.: vivir en dos islas diferentes) o temporal (ej.: épocas de fertilidad en distintas estaciones).

• Las diferencias son cada vez mayores, hasta que llega un momento en el que, si se intentaran reproducir dos individuos de cada una de las poblaciones, no llegarían a reproducirse o no tendrían descendencia fértil. Ya se trata de dos especies diferentes.

Según la interpretación evolucionista del origen de las especies científicamente aceptada, todas las poblaciones de especies actuales provienen de otras especies ancestrales a partir de las cuales se han originado.

La biodiversidad actual no es más que el resultado de la evolución por especiaciones sucesivas desde los primeros seres vivos que poblaron la Tierra hace 3850 millones de años. La historia y el parentesco evolutivo de una especie se pueden representar mediante un esquema en forma de árbol llamado cladograma.

Célula

La célula es la unidad anatómica fundamental de todos los seres vivos. Está formada por citoplasma, uno o más núcleos y una membrana que la rodea. Algunos organismos, como

las bacterias, constan solo de una sola célula, son organismos unicelulares. Otros, como los humanos, animales y plantas; están hechos de una cantidad incontable de células que trabajan juntas para gestionar lo que hoy conocemos como el ser vivo. Los seres humanos estamos formados por miles de millones de células organizadas en tejidos, que forman los músculos, la piel y también órganos, como los pulmones. Todas las células tienen unos componentes básicos comunes:

- Todas las células están rodeadas de una membrana plasmática que las separa y comunica con el exterior. Algunas células como las bacterias y las células vegetales poseen una pared celular que rodea a la membrana plasmática.

- Contienen un medio hidrosalino (medio acuoso y salino), el citoplasma, y en el que están inmersos los orgánulos celulares imprescindibles para el correcto funcionamiento de la célula.

- Todas las células poseen información genética en unas macromoléculas esenciales (ADN y ARN), así como ribosomas implicados en la síntesis de proteínas.

Membrana plasmática

Funciones:

- Intercambiar partículas entre el interior y el exterior.

- Acreditar su pertenencia a un organismo concreto, esto se logra gracias unas moléculas situadas en la membrana, denominadas antígenos de histocompatibilidad.

- Captar información del medio interno y de otras células, mediante los denominados receptores de membrana.

Composición:

 Hoy sabemos que la composición de las membranas celulares es similar en todas las células, están compuestas fundamentalmente por lípidos, que se disponen en una doble capa o bicapa lipídica en la que se insertan diversas clases de proteínas. Las proporciones de lípidos y proteínas que están presentes varían según el tipo de célula.

Los lípidos que intervienen en una mayor proporción en la composición de las membranas son los fosfolípidos y el colesterol.

-Fosfolípidos: Constituyen la estructura básica de las membranas. Están formados por una cabeza hidrofílicas o polar y dos colas hidrofóbicas o apolares; es decir, son moléculas anfipáticas. Debido a esta característica, los fosfolípidos se disponen con las cabezas hidrofílicas en contacto con el medio acuoso y con las colas hidrofóbicas en oposición a este medio.

A menudo, las colas apolares están formadas por una cadena de ácidos grasos saturada; es decir, que no presenta dobles enlaces, y otra insaturada; o sea, con dobles enlaces. Esta última cadena presenta codos, por lo que da lugar a una ligera curvatura que tiene importancia para el acoplamiento de los lípidos a la hora de formar la estructura de la membrana.

-Colesterol: Se encuentra en una proporción del 20 % en las membranas de las células eucariotas.

Las moléculas de colesterol se disponen de forma intercalada entre los fosfolípidos. Esta disposición limita la movilidad de los fosfolípidos, lo cual proporciona estabilidad a la membrana y también reduce su permeabilidad.

-Los glucolípidos: se sitúan en la parte exterior de las membranas y pueden representar hasta el 5 % del total de lípidos de la membrana en las células animales.

El tipo de glucolípidos que podemos encontrar en las membranas varía según la especie, e incluso según el tipo de tejido que analicemos. Un ejemplo son los gangliosidos, muy abundantes en las membranas de las células nerviosas.

Los glucolípidos tienen funciones diversas: algunos han sido identificados como receptores químicos, es decir, moléculas exteriores a las células con capacidad para unirse a otros compuestos y provocar un cambio en la célula.

-Las proteínas: están insertadas en la bicapa lipídica, muchas se unen a glúcidos y forman glicoproteínas.

Distinguimos:

• Proteínas transmembrana o proteínas integrales: Son las que atraviesan completamente la membrana y sobresalen por ambas caras.

Las proteínas transmembrana tienen aminoácidos hidrófilos en las zonas que sobresalen al exterior y al interior de la célula. En la parte intermedia de la molécula, que está rodeada de las colas apolares de los fosfolípidos, se sitúan, mayoritariamente, aminoácidos hidrófobos.

• Proteínas periféricas o extrínsecas: No atraviesan la estructura de la membrana y sobresalen por una de las dos caras.

Las proteínas son las encargadas de la mayor parte de las funciones biológicas que desempeñan las membranas: participan en reacciones energéticas en los intercambios a través de la membrana, etc.; por ello, muchas de estas proteínas son enzimas como la ATP, la proteína quinasa o la acetilcolinesterasa.

Estructura:

 Se trata de una estructura en continua renovación que no solo define unos límites externos, sino que permite que la célula exista como una entidad diferente de su entorno.

La estructura que forman los fosfolípidos no es rígida, ya que estas moléculas pueden presentar movimientos.

• Difusión lateral: Un fosfolípido intercambia su posición con otro que está situado en la misma mono capa, mediante un desplazamiento lateral.

• Rotación de fosfolípidos: Las moléculas giran sobre su eje longitudinal.

• Flexión de las cadenas hidrocarbonadas: Los fosfolípidos aumentan o disminuyen el grado de separación de las colas hidrófobas.

• Flip-flop: Un fosfolípido se desplaza verticalmente y ocupa un lugar en la mono capa opuesta. Este tipo de movimiento es muy poco frecuente.

Como veremos más adelante, estos movimientos intervienen decisivamente en los mecanismos de transporte de sustancias a través de la membrana. A menudo, los lípidos están unidos a moléculas de glúcidos y forman glucolípidos.

Transporte de sustancias a través de la membrana

Para poder llevar a cabo todas las funciones metabólicas, existen varios mecanismos de

transporte que tienen lugar en las células, estas han de intercambiar sustancias con el medio exterior. Dentro de este tipo de mecanismos de transporte distinguiremos entre transporte pasivo y transporte activo.

Transporte pasivo: Es un tipo de transporte que no requiere gasto de energía y presenta dos modalidades:

ü  Difusión simple: Algunas moléculas pequeñas y sin carga electroquímica, como el oxígeno (O2), el nitrógeno (N2), el dióxido de carbono (CO2) y también el agua (H2O), se difunden rápidamente a través de la bicapa lipídica, a favor de su gradiente de concentración. El paso se produce aprovechando las aperturas que aparecen por el desplazamiento de los fosfolípidos.

ü  Difusión facilitada: Las moléculas que no pueden atravesar la bicapa lipídica, como los glúcidos, los aminoácidos, los iones..., pasan a través de la membrana, a favor del gradiente electroquímico o de concentración, mediante proteínas transmembranas, que pueden ser:

—Proteínas de canal: Que forman poros acuosos por los que pasan algunos solutos.

—Proteínas transportadoras: Que se unen a la sustancia que se debe transportar y sufren

un cambio de conformación para permitir el paso de la sustancia a través de la membrana.

Existen diversas modalidades para este tipo de transporte.

La excreción celular: La célula necesita expulsar de su interior los desperdicios que genera el metabolismo, así como captar nutrientes del medio externo. Estas acciones las lleva a cabo gracias a la capacidad de la membrana celular de permitir el paso selectivo de algunas sustancias. La excreción es, pues, el proceso biológico mediante el cual se eliminan las sustancias toxicas generadas por el metabolismo. La excreción celular utiliza las vías de transporte a través de la membrana celular que hemos visto: la difusión simple, la difusión facilitada, el transporte activo y la exocitosis.

Transporte activo: Se produce en contra del gradiente de concentración o del gradiente

electroquímico de las sustancias y, por ello, precisa energía.

Este tipo de transporte se lleva a cabo mediante proteínas transmembrana, que hidrolizan

ATP para obtener energía y que, a la vez, alteran su conformación espacial para efectuar el transporte. Es el caso de las bombas de iones, como la de sodio-potasio.

La bomba de sodio-potasio extrae Na+ de la célula, a la vez que incorpora K+. Por cada

molécula de ATP que se consume, salen de la célula 3 Na+ y entran 2 K+.

Este tipo de transporte iónico a través de las membranas tiene una importancia extraordinaria, ya que da lugar a fenómenos, como la contracción muscular, el potencial

de membrana, etc.

Transporte de macromoléculas y partículas: Los mecanismos anteriores no permiten el paso de moléculas grandes como los polisacáridos o las proteínas. En estos casos se utilizan otros tipos de sistemas de transporte: la exocitosis y la endocitosis.

ü  Exocitosis: Tiene lugar cuando una macromolécula o una partícula debe pasar del interior al exterior de la célula.

Las vesículas que se forman en este caso reciben el nombre

de vesículas secretoras. Se desplazan hasta la membrana plasmática, se fusionan y vierten su contenido al medio extracelular. Según el modo en que se produce la secreción se distinguen dos tipos de exocitosis:

• Las vesículas se producen de manera regular en la célula y su contenido es vertido al exterior sin necesidad de que exista ningún estimulo. Es el caso de las proteínas que forman la matriz extracelular de los tejidos.

• Las vesículas se producen y liberan su contenido al exterior solo cuando la célula es estimulada por alguna señal extracelular. Un ejemplo de ello es la secreción de neurotransmisores en las neuronas

ü  Endocitosis. Es un proceso de incorporación de sustancias a la célula. En algunos casos, se ha observado que estas sustancias se concentran en pequeñas depresiones formadas en la superficie exterior de la membrana. Cuando se produce la invaginación y se forma la vesícula, esta contiene una cantidad de sustancia superior a la que podría penetrar en la célula si no se produjese la concentración previa.

• Cuando las vesículas alcanzan un diámetro superior a 150 μm y contienen partículas

grandes, como restos celulares y microorganismos, se habla de fagocitosis.

• Si las vesículas son de un diámetro inferior a 150 μm y contienen fluidos, el proceso

se llama pinocitosis.

La fagocitosis se produce en células con un cierto grado de especialización como, por

ejemplo, algunos protozoos, para los que es una parte esencial de su proceso de nutrición.

Por el contrario, la pinocitosis es muy común en todo tipo de células.

Cuando las vesículas han penetrado en el interior celular, se dirigen hacia el orgánulo en

el que tienen que ser procesadas. Durante los procesos de endocitosis y exocitosis, las bicapas lipídicas se acercan y se fusionan.

Bioelementos

El análisis de la composición de los seres vivos nos muestra que los elementos químicos que los constituyen son los mismos que componen el resto de la materia de nuestro planeta, de nuestra galaxia y del universo.

Sin embargo, la proporción en la que se encuentran los distintos elementos es diferente en los seres vivos y en la materia inanimada.

Los elementos que predominan en los seres vivos son el carbono (C), hidrogeno (H), oxigeno (O), nitrógeno (N), fosforo (P) y azufre(S). A estos elementos los conocemos como bioelementos primarios, ya que son los elementos indispensables para formar las moléculas que conforman la materia viva y constituyen aproximadamente el 96 % de la misma.

En los seres vivos, encontramos, en un porcentaje mucho menor, otros elementos que consideramos bioelementos secundarios.

Estos son necesarios para mantener el equilibrio osmótico y para realizar el metabolismo, por lo que son indispensables para la vida. Los bioelementos secundarios son calcio (Ca), sodio (Na), potasio (K), cloro (Cl), magnesio (Mg), hierro (Fe) y yodo (I).

Por último, encontramos los oligoelementos, que se encuentran en proporciones mucho más bajas y no en todos los seres vivos, pero que tienen un papel importante. Algunos de estos oligoelementos son el fluor (F), el cobre (Cu), el zinc (Zn) o el cobalto (Co).

Los bioelementos establecen entre ellos múltiples y complejas combinaciones, que dan lugar a las biomoléculas, moléculas que constituyen a los seres vivos.

Biomoléculas

Como ya hemos visto, las biomoléculas orgánicas son aquellas moléculas que forman parte de los seres vivos y están constituidas por un esqueleto de carbono.

La vida, tal y como la conocemos, está basada en el carbono, y este es el único elemento

que sirve como esqueleto de las biomoléculas que conforman a todos los organismos.

 Estas son los glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.

Los Glúcidos: son biomoléculas orgánicas formadas por carbono, oxigeno e hidrogeno. Constituyen un grupo de sustancias muy extenso y variado y en algunas ocasiones los conocemos como hidratos de carbono o, simplemente, azúcares. Su función principal es energética y estructural, aunque, en ocasiones, también actúan como moléculas de reserva.

Los monosacáridos, son los glúcidos más sencillos tienen función energética y el más destacado es la glucosa.

Los oligosacáridos cuentan con entre dos y diez monosacáridos, también tienen función energética y los más representativos son la sacarosa y la lactosa.

Los polisacáridos son polímeros de una gran cantidad de monosacáridos y pueden actuar como elementos estructurales como la celulosa o la quitina o como reserva de energía como el almidón y el glucógeno.

 Los lípidos: son biomoléculas con gran diversidad de composiciones y funciones. Los más básicos son los ácidos grasos que pueden ser saturados o insaturados. Como derivados de los ácidos grasos, existen otros lípidos como los acilglicéridos, con función de reserva energética o las ceras, con función estructural. Los fosfolípidos son lípidos muy importantes ya que conforman la membrana plasmática de la célula. Otros lípidos cumplen funciones de comunicación y algunos son considerados vitaminas.

 Son un grupo de biomoléculas orgánicas, compuestas por carbono, hidrogeno y oxígeno, aunque en ocasiones pueden presentar otros elementos como nitrógeno, fosforo o azufre. Constituyen un grupo muy amplio con gran diversidad de estructuras y funciones, pero todos tienen algo en común de vital importancia para los organismos vivos: no son solubles en agua.

Al ser un grupo tan extenso y variado, no existe una clasificación clara para los lípidos, y los podemos catalogar de distintas maneras en función de distintos criterios.

Las proteínas: son las biomoléculas orgánicas más abundantes en las células. Todas las proteínas contienen carbono, oxigeno, hidrogeno y nitrógeno; además, la mayoría contiene azufre y, algunas, fosforo, hierro, cinc y cobre.

Composición: Las proteínas son grandes moléculas formadas por la unión de subunidades más pequeñas llamadas aminoácidos.

Ácidos nucleicos

Los ácidos nucleicos son biomoléculas formadas por carbono, hidrogeno, oxigeno, nitrógeno y fosforo. Contienen la información necesaria para la síntesis de proteínas. Son polímeros formados por la unión de unas unidades llamadas nucleótidos. Los nucleótidos están formados a su vez por la unión de un glúcido (pentosa) una base nitrogenada y ácido fosfórico. Al compuesto formado por la pentosa y la base nitrogenada lo conocemos como nucleósido y, al unirle a este el ácido fosfórico, se obtiene el nucleótido. Al conjunto de reacciones bioquímicas que ocurren en la célula lo denominamos metabolismo.

La pentosa que forma los ácidos nucleicos puede ser ribosa o desoxirribosa. La ribosa formara el ARN (ácido ribonucleico) mientras que la desoxirribosa origina el ADN (ácido desoxirribonucleico). La base nitrogenada es un compuesto cíclico formado por cadenas de carbono y grupos amina o amida y los clasificamos en purinas y pirimidinas. Las purinas son la adenina (A) y la guanina (G), mientras que las pirimidinas son la timina (T), citosina (C) y uracilo (U). Adenina, guanina, timina y citosina forman parte del ADN mientras que en el ARN la timina es sustituida por uracilo

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ADN

El ADN (ácido desoxirribonucleico) es un ácido nucleico formado por nucleótidos de desoxirribosa conocidos como desoxirribonucleótidos.

Habitualmente, se encuentra en forma de doble cadena aunque algunos virus poseen una cadena sencilla de ADN. Para formar la doble cadena, existe una complementariedad entre las bases nitrogenadas, emparejándose siempre la adenina con la timina y la guanina con la citosina. Entre la primera pareja, se establecen dos puentes de hidrogeno mientras que en la pareja guanina–citosina se establecen tres.

Esta ley de complementariedad de bases hace que las bases nitrogenadas queden hacia dentro de la cadena de ADN unidas por puentes de hidrogeno, lo que otorga una gran estabilidad a la molécula.

Las cadenas de ADN tienen polaridad, es decir, dos extremos claramente diferenciados. Al formarse la doble cadena, estas, además de ser complementarias siguiendo la ley de complementariedad, se disponen de forma antiparalela, es decir, el extremo 3’ de una cadena queda enfrentado al extremo 5’ dela otra.

La secuencia de nucleótidos de la doble cadena dispuestos de forma complementaria y antiparalela se enrolla sobre sí misma y forma unos largos tirabuzones helicoidales. Esto es lo que conocemos como la estructura de doble hélice. A esta doble hélice la consideramos la estructura secundaria del ADN, pero este puede compactarse mucho más. Gracias a unas proteínas denominadas histonas el ADN se enrolla y da lugar a unas estructuras denominadas nucleosomas, los cuales pueden empaquetarse generando lo que se conoce como el superenrrollamiento del ADN. Estas estructuras se van compactando hasta formar los cromosomas.

El ADN participa en procesos imprescindibles para la vida. Es el que contiene la información sobre cómo se sintetizaran las proteínas. Es el portador de la información genética y, por lo tanto, se tiene que duplicar para poder pasar la información a las células hijas. Este proceso recibe el nombre de replicación. En el momento en que una célula se divide para dar lugar a dos células hijas, el ADN se duplica con el objetivo de transferir la misma información a las dos células resultantes.

El ADN posee la información para crear las proteínas de un ser vivo. En función de la secuencia de nucleótidos de ADN que contenga un organismo, se crearan una serie de proteínas que harán que cada organismo se desarrolle de forma diferente.

Sin embargo, el ADN no puede traducirse directamente a proteína, por lo que es necesario otro proceso intermedio. A este proceso lo conocemos como transcripción, y en el a partir de la cadena de ADN, se crean pequeñas cadenas de ARN, las cuales ya pueden ser leídas y traducidas a proteínas.

ARN

El ARN (ácido ribonucleico) es el otro tipo de ácido nucleico presente en los seres vivos. Se diferencia del ADN por estar formado por una ribosa en vez de desoxirribosa y por presentar uracilo en lugar de timina.

Hay tres tipos principales de ARN.

El ARN mensajero (ARNm), el ARN de transferencia (ARNt) y el ARN ribosómico (ARNr), los cuales se distinguen por su estructura y su función:

Aunque las estructuras son muy variables y cada uno posee una función determinada, el papel del ARN, en general, es siempre el de sintetizar las proteínas siguiendo la información marcada por el ADN mediante el proceso llamado traducción.

Para esto, el ARNm se crea como una copia complementaria del ADN (transcripción) y llega hasta los ribosomas (ARNr) donde es leído. En este proceso, el ARNt va uniendo distintos aminoácidos en función de la secuencia marcada por el ARNm, y de esta forma, se crean las cadenas de aminoácidos que dan lugar a las proteínas.

El ARNm se encarga de transportar la información que contiene el ADN hasta los ribosomas, paso imprescindible para la síntesis de proteínas. Suelen ser moléculas muy pequeñas que transportan los aminoácidos hasta las cadenas proteicas en la secuencia que determina el ARNm.

Los nutrientes

Los nutrientes son las sustancias químicas que constituyen los alimentos y que son utilizados por las células para llevar a cabo sus funciones vitales.

Al proceso mediante el cual un organismo selecciona e ingiere los alimentos lo denominamos alimentación. De este modo, podemos decir que este proceso también forma parte de la función de nutrición.

       Características de los nutrientes

	Compuestos Orgánicos	Compuestos Inorgánicos
Caracterizan	Sus moléculas contienen principalmente carbono y forman parte de los seres vivos.	Formar parte tanto de los seres vivos como de la materia inanimada.
Ejemplos	Glúcidos, los lípidos, las proteínas y las vitaminas.	Son el agua y los elementos minerales.

Compuestos Orgánicos

	Característica	Función
Los glúcidos	Sustancias muy extensas y variadas, que pueden ser solubles o insolubles en agua.	Esencialmente energética, constituyen la reserva energética del organismo que se utiliza en primer lugar. También funciones estructural.
Los lípidos	Insolubles en agua	Lípidos es energética, ya que se acumulan en las células del tejido adiposo para ser utilizados en caso de necesidad. Un papel estructural muy importante en la constitución de las membranas celulares.
Las proteínas	Formar soluciones coloidales. En un medio acuoso se dispersan en forma de partículas.	Es estructural. Son imprescindibles para la formación y el crecimiento de las células y los tejidos. Muchas proteínas también tienen una función reguladora de algunos procesos metabólicos.
Las vitaminas	Son compuestos de origen lipídico o proteico necesarios en pequeñas cantidades y que no pueden ser sintetizados por el organismo.	Tienen función reguladora de numerosos procesos metabólicos.

Compuestos inorgánicos

	Propiedades/ Funciones	Importancia
Sales Minerales	Las sales solubles forman iones y estos son importantes para muchas funciones celulares como transmitir el impulso nervioso. Las sales insolubles tienen función estructural y crean huesos o conchas en los animales.	Pueden ser solubles o insolubles. Las sales más abundantes en los seres vivos son los cloruros, los fosfatos y los carbonatos de calcio, sodio, potasio y magnesio
Agua	Elevada tensión superficial, capilaridad, alto calor específico, gran capacidad disolvente, tendencia a ionizarse y una densidad mayor del agua en estado líquido que en estado sólido. Gracias a esto, el agua desempeña funciones biológicas decisivas en los procesos vitales.	Sustancia más abundante en los seres vivos y es imprescindible para el desarrollo de la vida. El agua constituye un 60- 70 % de la masa total del cuerpo humano. Nuestro organismo necesita un aporte diario de 1,5 a 2,5 l de agua, que son ingeridos a cuerpo.

Vitaminas

A continuación, vemos otros ejemplos de vitaminas y los alimentos donde se encuentran.

·       Vitamina B1: Interviene en la oxidación de los glúcidos. Su carencia causa beriberi, enfermedad cuyos síntomas son debilidad muscular, perdida de reflejos, confusión mental e insuficiencia cardiaca. Se encuentra en los cereales, las legumbres y las verduras.

·       Vitamina B2: Participa en la respiración celular. Su carencia produce alteraciones de la piel y las mucosas, y trastornos del crecimiento. Se encuentra en los huevos, la leche, el hígado y las frutas.

·       Vitamina D3: Se encuentra en los aceites de hígado de pescado y en la leche.

·       Vitamina B5 y vitamina B6. Intervienen en las reacciones metabólicas de las biomoléculas.

·       No se han observado alteraciones debidas a la falta de B5. La carencia de B6 provoca anemia y convulsiones. La vitamina B5 se encuentra en la mayoría de los alimentos; la B6, en los cereales y los frutos secos.

·       Vitamina B12: Participa en la síntesis de ADN y en la maduración de los eritrocitos.

Su carencia causa trastornos neurológicos. Se encuentra en la carne.

·       Vitamina C: Actúa como antioxidante en las reacciones de óxido-reducción del metabolismo y se encarga de proteger las mucosas. Su carencia produce escorbuto, cuyos síntomas son inflamación de las encías e hinchazón de las articulaciones. Se encuentra en vegetales frescos y frutas, especialmente los cítricos.

·       Vitamina A1 Participa en la formación de los pigmentos visuales y mantiene la estructura del tejido epitelial. Su carencia causa xeroftalmia (sequedad de la conjuntiva), alteraciones en la piel y ceguera nocturna.Se encuentra en la yema de huevo, las verduras, el hígado de bacalao, la mantequilla y las zanahorias.

·       Vitamina D3: Protege las membranas celulares de la oxidación de los lípidos. Su carencia produce infertilidad en algunos animales. Se encuentra en los aceites vegetales, la leche, los huevos y verduras.

·       Vitamina E Aumenta la absorción de calcio y fosforo en el intestino y favorece la formación de las estructuras óseas. Su carencia produce raquitismo en los niños y osteomalacia en los adultos. Los síntomas de estas enfermedades son el reblandecimiento y la deformación de los huesos. Se encuentra en los aceites de hígado de pescado, la leche entera de vaca.

·       Vitamina K1: Se encuentra en las hojas de las plantas verdes, el hígado, los riñones y algunas frutas.

Trastornos en la alimentación

Para seguir un estilo de vida saludable es imprescindible que nuestra dieta sea equilibrada.

Una dieta desequilibrada o incompleta puede conllevar numerosos problemas de salud. Hoy en día, aunque pueda parecer contradictorio, los desequilibrios nutricionales son cada vez más frecuentes en los países desarrollados. Así, en estos países se tiende a un excesivo consumo de grasas y una disminución en el consumo de verduras, hortalizas y frutas.

En los países en vías de desarrollo los problemas se deben principalmente a la carencia

de alimentos.

Los trastornos que trataremos a continuación son la obesidad, la desnutrición, la anorexia

y la bulimia.

La anorexia y la bulimia, aunque sean trastornos psíquicos, están íntimamente relacionados con la alimentación.

• La obesidad: Es una acumulación excesiva de grasa en el cuerpo. Ello es debido a un consumo excesivo de alimentos grasos y dulces, que aportan una cantidad de calorías superior a las que el cuerpo necesita.

El principal parámetro que nos indica que una persona es obesa es presentar un peso claramente superior al peso medio. El peso medio es un valor teórico del eso que calculamos para cada persona teniendo en cuenta diversas características: talla, edad, sexo, etc.

Si el peso de una persona supera en un 10 y un 15 % el peso medio, hablamos de sobrepeso. Una vez alcanzado el sobrepeso, de forma lenta y gradual, podemos llegar hasta la obesidad. Consideramos obesidad al aumento de peso por encima del 25 % del peso medio. Prohibida su reproducción La obesidad no solo reduce la esperanza de vida, sino que también agrava enfermedades como la diabetes, la hipertensión arterial, la arteriosclerosis, la artrosis, algunos tipos de cáncer como los de útero, colon, próstata...

El tratamiento de la obesidad consiste principalmente en reducir progresivamente el tejido

graso e intentar alcanzar el peso ideal. Podemos conseguirlo con una dieta que, sin dejar de ser equilibrada, no proporcione demasiadas calorías.

También es recomendable la práctica de ejercicio físico moderado.

• La desnutrición: Es una deficiencia nutricional debida a una dieta baja en proteínas y nutrientes energéticos que puede ocasionar una intensa pérdida de peso. Generalmente, es debido a la escasez de alimentos.

Si las necesidades nutricionales no quedan cubiertas, se originan diversos trastornos: pérdida de peso, diarreas, hipotensión arterial, atrofia de las glándulas digestivas, deficiencias en el sistema inmunológico.

El riesgo de desnutrición es mayor en la población infantil, la adolescencia, durante el embarazo y en la vejez.

En la población infantil, la desnutrición origina trastornos en el desarrollo físico y psíquico, y se padece una perdida exagerada de peso corporal, hinchazón abdominal, predisposición a las infecciones. y, con frecuencia a la muerte.

           

Sistema inmunológico en los seres humanos

En los humanos, el sistema inmunológico es esencial para su supervivencia, debido a que existen muchos patógenos ambientales, potencialmente peligrosos, que causan un deterioro grave. Inclusive con una barrera para estos patógenos, los humanos continúan siendo susceptibles a infecciones graves.

Existen en los humanos dos tipos de inmunidades, las que se describen a continuación:

Inmunidad no específica (innata)

En este tipo de inmunidad, el organismo actúa como defensor frente a los patógenos externos, que pueden ser microbios pequeños como los virus y las bacterias e inclusive organismos más grandes como nematodos. Los patógenos que se encuentran en un cuerpo, generalmente causan enfermedades. Los organismos vivos que, cuando están en un cuerpo, causan enfermedades.

Todos los vertebrados tienen respuestas innatas en contra de patógenos comunes; en los seres humanos, la primera defensa involucra a barreras exteriores como la piel y las membranas mucosas. No obstante, cuando los patógenos sobrepasan estas barreras, a través de un corte, por inhalación, etcétera, pueden llegar a provocar daños extremadamente graves.

Los glóbulos blancos o fagocitos normalmente combaten a estos patógenos que atraviesan las barreras exteriores, ya que los envuelven, más tarde los absorben y finalmente los neutralizan para que no tengan efecto sobre el cuerpo Inmunidad específica

La inmunidad específica actúa como un complemento de la función de los linfocitos con el sistema inmunológico innato. En contraste con la inmunidad no específica, la específica presenta una respuesta dirigida a un patógeno en concreto. Solamente los vertebrados presentan este tipo de respuesta inmunitaria.

Como reacción de la inmunidad específica actúan las células T y las células B.

Los antígenos son cuerpos extraños que provocan una respuesta de las células T y B, son extremadamente específicas para estas células. Por lo general, pensamos que los antígenos son parte de los microbios, pero pueden estar presentes en otros ambientes.

Las células T se activan cuando un fagocito en particular, conocido como célula presentadora de antígeno (APC, por sus siglas en inglés), muestra un antígeno específico de la célula T.

Dentro de esta combinación, se genera un elemento activador que provoca una respuesta

inmunológica determinada. Las células T tienen tres subtipos, los que vamos a explicar a

continuación:

Las células T colaboradoras, realizan diversas funciones:

• Ayudar a que las células B se activen y se dividan en células plasmáticas.

• Llamar a los fagocitos para que destruyan los microbios.

• Activar las células T asesinas.

Cuando ya están activadas, las células B, las células T asesinas reconocen las células infectadas del cuerpo y las generan una respuesta inmediata de destruir esas células.

Las células T reguladoras (o también llamadas células T supresoras) ayudan a controlar la respuesta inmunológica; estas reconocen cuando hay amenaza potente para el organismo, envían señales para detener y suprimir el ataque.

El sistema nervioso

El sistema nervioso analiza todos los estímulos captados por los órganos de los sentidos y por los receptores internos, y también elabora respuestas. La transmisión de esta información es llevada a cabo gracias a las características de las neuronas, que son las células que constituyen este sistema.

Las funciones que realiza el cuerpo humano se llevan a cabo por la coordinación del sistema nervioso, cuya unidad estructural es la neurona y su unidad funcional es el acto reflejo. Caminar, correr, jugar, etc. Todos los movimientos provienen de órdenes que da el sistema nervioso.

El sistema nervioso central: es el encargado de controlar todos nuestros actos: los voluntarios y los involuntarios o reflejos. Los movimientos voluntarios son los que deseamos realizarlos.

La función de relación nos permite percibir información de nuestro cuerpo, tanto del interior como del exterior, para analizarla y elaborar una respuesta adecuada. Tiene tres pasos indispensables: percepción de la información, análisis de la información y emisión de una respuesta.

Recibimos información del medio que nos rodea mediante los órganos de los sentidos, estos son: la vista, el oído, el equilibrio, el olfato, el gusto y el tacto.

La información percibida del entorno es analizada, para este trabajo nuestro organismo cuenta con un sistema muy complejo que se llama sistema nervioso.

El sistema nervioso es el encargado de analizar todos los estímulos captados por los órganos de los sentidos y por los receptores internos, y de ellos elabora respuestas.

Existen dos partes del sistema que interactúan entre sí, debido a la cantidad de afirmación

percibida, estas son: sistema nervioso central y sistema nervioso periférico.

El sistema endócrino está relacionado con el nervioso. Este sistema está constituido por un conjunto de órganos, que constituyen las glándulas endocrinas, estas glándulas están especializadas en la elaboración de hormonas.

Las glándulas son: hipófisis, tiroides y paratiroides, páncreas, suprarrenales, ovarios y testículos.

A continuación, estudiaremos las neuronas y su funcionamiento en el sistema nervioso central y sistema nervioso periférico.

Las neuronas

Los cuerpos de las neuronas se agrupan y constituyen los centros nerviosos del cerebro, como el encéfalo. Los axones de las neuronas de estos centros forman los nervios.

Las neuronas se comunican entre sí, transmitiendo la información en pequeñas corrientes eléctricas, estas son los impulsos nerviosos.

La neurona que emite un impulso nervioso es la neurona presináptica y la neurona que lo recibe es la neurona postsináptica. La comunicación entre las neuronas se establece en unas uniones denominadas sinapsis, formadas por el extremo de la neurona presináptica y una dendrita de la neurona postsináptica. El espacio que queda entre ambas es el espacio intersináptico.

El sistema nervioso central

El sistema nervioso central analiza la información y emite respuestas, está formado por un gran número de neuronas. Los cuerpos de estas son de color gris y sus axones son blanquecinos, debido a la mielina que los recubre. Por ello, las zonas donde se acumulan cuerpos neuronales se denominan sustancia gris y las zonas con haces de axones, sustancia blanca.

En el sistema nervioso central se distinguen dos grandes centros nerviosos: el encéfalo y la médula espinal.

• El encéfalo está en el interior del cráneo, comprende al cerebro, al cerebelo y al tronco encefálico.

• La médula espinal se encuentra en el interior de la columna vertebral. Esta es la vía de conexión entre el encéfalo y el resto del cuerpo.

Todo el sistema nervioso central está recubierto por tres membranas, denominadas meninges, separadas entre sí por el líquido cefalorraquídeo. La función de las meninges y del líquido cefalorraquídeo es proteger el sistema nervioso central, amortiguando los efectos que pueden causar los movimientos bruscos del cuerpo.

A continuación, vamos a estudiar las características de cada uno de los órganos que componen el encéfalo:

Cerebro

El cerebro se divide en dos mitades denominadas hemisferios.

La corteza cerebral es la parte externa y presenta numerosos repliegues denominados circunvoluciones cerebrales. La corteza cerebral está formada por sustancia gris, mientras que la sustancia blanca constituye la parte interna del cerebro.

Según la función, en la corteza, se distinguen diferentes áreas.

• Corteza motora. Se encarga de enviar una señal a través de los nervios a los músculos para que realicen el movimiento.

• Corteza sensorial. Recibe la información de los receptores del tacto, la temperatura, el dolor y el gusto a través de los nervios.

• Corteza visual. Recibe las sensaciones visuales.

• Corteza auditiva. Recibe los estímulos sonoros.

• Corteza de asociación. Analiza la información y elabora las respuestas.

En esta área tienen lugar las funciones relacionadas con la memoria, el pensamiento y la capacidad de decisión.

El sistema nervioso periférico

 El sistema nervioso periférico está compuesto por el sistema nervioso somáticos (conformado por los nervios craneales y los espinales) y el sistema nervioso autónomo (también llamado vegetativo), constituido por el sistema simpático y el sistema parasimpático.

Este sistema, comunica el sistema nervioso central con los órganos de los sentidos y con los órganos encargados de ejecutar las respuestas. Está constituido por toda la red de nervios que recorre nuestro cuerpo, los que parten del encéfalo y la médula espinal. Según su función, distinguimos dos tipos de nervios: los nervios sensitivos y los motores.

• Los nervios sensitivos están formados por neuronas sensitivas y se encargan de transmitir la información desde los órganos de los sentidos hasta el sistema nervioso central.

• Los nervios motores están formados por neuronas motoras y transmiten los impulsos nerviosos desde el sistema nervioso central hasta los diferentes órganos del cuerpo, donde se ha de producir una respuesta.

Todos los nervios que salen del cerebro, cerebelo, tronco encefálico y médula espinal tienen como destino final los músculos y el resto del cuerpo.

Los nervios motores constituyen dos tipos de red nerviosa, según el tipo de movimientos

que controlen. Así distinguimos la red nerviosa somática y la red nerviosa autónoma.

Tipos de nervios

Según el órgano del que parten distinguimos los nervios craneales y los raquídeos.

• Los nervios craneales son los que salen del encéfalo. Algunos están formados por neuronas sensitivas, otros por motoras y otros por ambas.

• Los nervios raquídeos son los que parten de la médula; todos ellos contienen neuronas sensitivas y motoras.

Red nerviosa somática: Controla generalmente movimientos voluntarios de los músculos. En concreto, controla la musculatura esquelética.

Red nerviosa autónoma: Controla movimientos involuntarios de los músculos. Particularmente controla la musculatura cardíaca y la lisa, como la de los vasos sanguíneos y la de los conductos de los diversos sistemas.

Alteraciones del sistema nervioso

Conmoción: Una conmoción se asocia directamente con el cerebro esta alteración es causada por un golpe seco en la cabeza, u con frecuencia. Esta perturbación va acompañada de ausencia temporal del conocimiento, y pueden presentarse vómitos, dolor de cabeza, falta de concentración, irritabilidad y de memoria.

Las conmociones son muy frecuentes en los deportistas, especialmente en aquellos que

tienen riesgo de recibir golpes, como los futbolistas o los luchadores.

Convulsiones: En esta alteración se producen contracciones musculares de forma muy violenta, estas pueden ser cortas y se dan de manera muy recurrente. Las convulsiones pueden ser de larga duración o se pueden presentar como ligeras sacudidas que duran segundos. Estas se podrían presentar como síntoma frente a otras enfermedades: la epilepsia, diferentes formas de envenenamiento, nutrición no balanceada y defectuosa y enfermedades como la meningitis o el tétanos.

Epilepsia: Consiste en momentos periódicos e incontrolables de confusión, de la atención o del conocimiento.

La causa de la epilepsia es a menudo desconocida. Sin embargo, a esta alteración la clasificamos en dos tipos conocidos como petit mal y gran mal. El petit mal se presenta como una momentánea de conciencia y dura cerca de un segundo. Los ataques de gran mal generalmente van seguidos por otros efectos, como sensaciones extrañas del olfato, del gusto y del tacto. El ataque en sí supone la pérdida del conocimiento y la tiesura de los miembros del afectado, este dura aproximadamente unos treinta segundos, y puede ser seguido de contracciones musculares rítmicas. Frecuentemente, los ataques epilépticos suceden cuando se tiene ataques gran mal consecutivos.

Parálisis: Esta anomalía se presenta con la pérdida de la fuerza de un músculo o de un grupo de músculos. Generalmente, viene acompañada por una evidente incapacidad y deterioro de funciones específicas como el pestañeo, el habla, la emisión de orina, el control de esfínteres o la utilización de un miembro. La parálisis, comúnmente, se da porque hay algún tipo de daño en el sistema nervioso.

La ansiedad es una emoción que se presenta de forma normal, como respuesta a ciertas situaciones conflictivas, como un accidente o un examen. Sin embargo, si se presenta sin una causa aparente, debe considerarse un trastorno. En este caso, la ansiedad se debe a alteraciones en algunos neurotransmisores. Los síntomas de esta alteración pueden ser físicos y psíquicos, como dificultad al respirar, temblores, aceleración del ritmo cardíaco, o

bien intranquilidad, miedo, inseguridad, etcétera.

El tratamiento de la ansiedad consiste principalmente en la atención psicológica. En algunos casos, se administran medicamentos que atenúen la sensación de malestar.

El Alzheimer: es un trastorno mental grave debido a la degeneración temprana y acelerada

de neuronas y a la alteración de la comunicación entre ellas.

Los síntomas de esta enfermedad degenerativa son: la pérdida de la memoria y de la orientación, la incapacidad de aprendizaje y de razonamiento, así como el deterioro de las capacidades y habilidades adquiridas.

Estos síntomas se intensifican con el paso del tiempo.

En la actualidad, no se conoce cura para esta enfermedad, aunque pueden aplicarse algunos tratamientos que mejoren la vida del paciente.

El sistema endócrino

El sistema endócrino es el encargado de llevar a cabo la respuesta hormonal; es decir, la segregación, como reacción a un estímulo, de unas sustancias denominadas hormonas que controlan el funcionamiento de ciertos órganos.

Este sistema está constituido por las glándulas endocrinas, que están especializadas en la elaboración de hormonas. Las hormonas son moléculas orgánicas, de naturaleza lipídica o proteica, que son vertidas en la sangre, que las transporta hasta los órganos en los que deben actuar, estos se conocen como órganos diana.

La actividad de las glándulas endocrinas está controlada por el hipotálamo, que es una agrupación de neuronas situada en la parte inferior del cerebro, con función secretora.

Las principales glándulas endocrinas del cuerpo humano son las siguientes:

	Ubicación	Función
Hipófisis Pequeña estructura glandular. Se divide en dos lóbulos.	Situada bajo el hipotálamo	Segrega hormonas, entre las que destacan: • Hormona del crecimiento: activa el crecimiento y el desarrollo corporal. • Prolactina: estimula la secreción de leche después del parto. •Hormona foliculoestimulante: activa la producción de los gametos.
Tiroides	Es una glándula situada en la base del cuello, junto a la tráquea.	Segrega tiroxina, hormona que activa funciones celulares como la síntesis de proteínas, especialmente durante épocas de crecimiento.
Paratiroides	Es una pequeña glándula situada en la parte posterior de la tiroides.	Segrega paratiroidea que regula la formación de los huesos.
Páncreas	Glándula anexa del sistema digestivo, situada a la altura de la cintura, en el lado izquierdo del cuerpo.	Segrega hormonas como la insulina y el glucagón.
Glándulas suprarrenales	Son pequeñas glándulas ubicadas en la parte superior de cada riñón	Estas producen hormonas imprescindibles para la vida, incluyendo hormonas sexuales y cortisol. El cortisol ayuda a responder al estrés y tiene muchas otras funciones importantes.
Hipertiroidismo	Es una enfermedad que produce exceso de actividad de la glándula tiroides  y el de hormonas tiroideas. Los síntomas pueden presentarse con taquicardias, temblores, nerviosismo y pérdida de peso.	La glándula tiroides produce y libera una cantidad excesiva de la hormona tiroidea.
Hipotiroidismo	En esta enfermedad el metabolismo se hace más lento y se desarrollan otros síntomas como aumento de la sensibilidad al frío, estreñimiento, aumento de peso, entre otros. Los síntomas pueden ser diferentes según el caso; estos son, principalmente, fatiga y pereza leves. El tratamiento se da mediante la administración de una hormona tiroidea sintética para que, de ese modo, se regulen los niveles hormonales.	Se produce cuando la glándula tiroides, situada en la parte frontal del cuello, no produce suficiente cantidad de hormonas tiroideas.

Glándulas suprarrenales: ¿Como se produce la secreción hormonal?

La secreción hormonal está controlada por el sistema nervioso central, concretamente por el hipotálamo. El hipotálamo recibe información de estímulos internos y externos a través de los órganos de los sentidos. Estos estímulos se procesan y luego se elabora una respuesta.

Las neurohormonas estimulan o inhiben la acción de la hipófisis. Cuando se estimula la hipófisis, esta segrega hormonas que actúan directamente sobre los órganos diana o también sobre hormonas que tienen como función estimular otras glándulas endocrinas.

De este modo, se establece un complejo mecanismo en el que el sistema nervioso controla al sistema endocrino y este, a su vez, regula los procesos fisiológicos del organismo.

Veamos un ejemplo de regulación hormonal sobre la concentración de glucosa:

1. Después de una comida, aumentan los niveles de glucosa en la sangre. Esta variación del medio interno hace que el páncreas secrete insulina. La insulina estimula la absorción de la glucosa, por parte de las células, para que disminuya su concentración en la sangre.

2. Al contrario, cuando pasamos mucho tiempo sin comer, los niveles de glucosa en la sangre bajan. Esta variación del medio interno hace que otras células del páncreas secreten la hormona glucagón. El glucagón facilita el paso a la sangre de la glucosa que se encuentra en las células.

La regulación de los niveles de glucosa en la sangre es un proceso viable gracias a la acción.

-Diabetes: Esta enfermedad metabólica es considerada como una de las más crónicas a nivel mundial y consiste en el aumento de los niveles de azúcar en la sangre.

La insulina, que es una hormona producida por el páncreas, regula la cantidad de azúcar;

la escasez en la producción de esta puede ser otra causa para padecer diabetes.

Las personas con diabetes presentan generalmente hiperglucemia, debido a que su cuerpo no puede movilizar el azúcar hasta los adipocitos hepáticos y las células musculares para que este sea almacenado como energía.

Los síntomas más comunes son: visión borrosa, sed excesiva, fatiga, micción fuerte, hambre y de peso; su tratamiento consiste en medicamentos, dieta y ejercicios.

El sistema Excretor y Urinario

Se denomina excreción al proceso mediante el cual el organismo elimina los productos de desecho procedentes de las reacciones metabólicas que tienen lugar en las células. Estos

residuos cuando alcanzan cierta concentración pueden resultar tóxicos para las propias células, por lo que han de ser expulsadas fuera del organismo.

Las funciones del sistema excretor son:

- Mantener el equilibrio hídrico del organismo y la composición química de la sangre.

- Expulsar o excretar los productos residuales de la actividad celular y de otras sustancias presentes en exceso en la sangre.

En el proceso de excreción participan los siguientes órganos

Además de los riñones, existen otras partes del organismo que también eliminan sustancias de desecho.

El sistema excretor comprende el sistema digestivo, el sistema respiratorio, las glándulas sudoríparas y el aparato urinario.

1) El CO2 que se elimina en el proceso de espiración de la respiración a través de los pulmones.

2) La piel también actúa como órgano excretor mediante las glándulas sudoríparas que segregan sudor, también formado por sustancias extraídas de la sangre. Tiene una composición similar a la orina, pero con más cantidad de agua.

3) Hígado. Además de sus importantes funciones metabólicas, actúa como órgano de excreción de algunas sustancias como los pigmentos biliares (procedentes de la destrucción de la hemoglobina).

4) Riñones. Son nuestros principales órganos excretores y desempeñan un papel fundamental en el mantenimiento y constancia del medio interno, ya que regulan no solo el volumen sino también la concentración de muchos compuestos

Órganos y partes del aparato urinario

El aparato urinario está formado por los riñones y las vías urinarias.

• Los riñones: Son dos órganos situados uno a cada lado de la columna vertebral, por encima de la cintura. En estos órganos se produce la orina a partir de la filtración de la sangre.

• Las vías urinarias: Conducen y acumulan la orina hasta el momento de ser expulsada del cuerpo. Están constituidas por los uréteres, la vejiga urinaria y la uretra.

• Los uréteres: Son dos conductos que conducen la orina hasta la vejiga urinaria. Cada uno de ellos parte de un riñón.

• La vejiga urinaria: Es un órgano situado al final de los uréteres en el que se acumula la orina.

• La uretra: Es un órgano en forma de tubo que parte de la vejiga. Se abre al exterior mediante un esfínter para expulsar la orina.

La formación de orina: Cada riñón contiene, aproximadamente, un millón de nefronas, que son pequeñas estructuras encargadas de filtrar la sangre y formar la orina. Cada nefrona consta de un glomérulo renal, que es un ovillo de capilares envueltos por la capsula de Bowman, y un túbulo renal.

En el glomérulo se filtra la sangre, de modo que una mezcla de agua sustancias pasa a la capsula de Bowman.

Esta mezcla sale hacia el túbulo renal, donde gran parte del agua y de las sustancias que son aprovechables es reabsorbida por capilares adyacentes. Además, desde estos capilares se excretan directamente a los túbulos renales otras sustancias. Las nefronas se disponen en el riñón de forma que el glomérulo se encuentra en la parte más externa, mientras que el túbulo renal se adentra hacia la parte central. Los túbulos renales se agrupan formando unos conos o pirámides renales.

Las sustancias de desecho y parte del agua de los túbulos renales, es decir, la orina se dirige hacia los uréteres a través de la pelvis renal.

Las paredes de los uréteres contienen tejido muscular que genera movimientos peristálticos. Estos movimientos impulsan la orina hacia la vejiga y de allí, a través de la uretra, se expulsa al exterior.

Estructura del riñón: Los riñones son órganos especializados en realizar la función de excreción. Están situados a ambos lados de la columna vertebral, en la parte posterior del abdomen. Tienen forma de judía y son de color rojizo-marrón. Su tamaño es aproximadamente 6 cm. El cuerpo principal del riñón también presenta tres capas: corteza renal, repleta de nudos de capilares denominados glomérulos y sus capsulas, a continuación, la médula renal, que contiene los capilares y los túbulos que forman la orina, y un espacio central donde se recoge la orina, la pelvis renal. Los glomérulos, las capsulas y los túbulos forman parte de las unidades filtrantes, NEFRONAS, que se encargan de extraer de la sangre los productos de desecho, sales minerales y agua. Cada riñón está conectado a la vejiga por un tubo largo llamado uréter que descarga la orina. La vejiga es un órgano muscular hueco en el centro de la pelvis que almacena la orina hasta el momento de su evacuación. A partir de cierto volumen, los receptores de la pared transmiten los impulsos nerviosos que inician un deseo consciente de orinar. En ese momento la uretra conduce la orina desde la vejiga al exterior.

 La salud del sistema excretor

Nuestro sistema excretor puede verse directamente afectado por varios trastornos, algunos de los cuales podemos prevenir o atenuar si seguimos los siguientes hábitos:

• Beber dos litros de agua al día; ello favorece el funcionamiento de los riñones.

• Efectuar entre cuatro y seis micciones diarias aproximadamente. Retener la orina en la vejiga puede resultar nocivo y favorecer la aparición de infecciones.

• Evitar que, durante el uso de papel higiénico, entren en contacto la uretra y el ano, lo que puede originar infecciones de orina. Algunas enfermedades del sistema excretor son:

• Insuficiencia renal: Es un trastorno de los riñones que produce deficiencias en el filtrado de la sangre, lo que aumenta las sustancias de desecho en la sangre. Las causas pueden ser muchas: una hemorragia, la hipertensión arterial, un infarto de miocardio, etc. Los síntomas pueden ser un descenso en el volumen de orina evacuado, anemia, náuseas, etc. El tratamiento consiste en la hidratación del paciente y la administración de medicamentos que eviten la retención de orina.

• Pielonefritis: Es una inflamación del riñón debido a una infección. Los síntomas son fiebre, dolor lumbar, sensación de ardor al orinar, etc. El tratamiento consiste en la administración de medicamentos para combatir la infección.

La sangre llega al riñón por la arteria renal (rama de la aorta que lleva sangre cargada de productos de desecho hacia el riñón) y allí es filtrada por la nefrona. El proceso tiene lugar

en dos fases diferentes:

 En el corpúsculo, la sangre que circula por los capilares del glomérulo es filtrada hacia el

interior de la capsula. Ambos espacios están separados por una delgada capa de células que permiten el paso de moléculas pequeñas (agua, sales, glucosa, aminoácidos, urea, y ácido úrico) pero impiden el paso de grandes moléculas, como las proteínas y los lípidos, y de células sanguíneas.

 El filtrado avanza por el túbulo de la nefrona y en su recorrido se produce la reabsorción de la mayoría de las sustancias útiles y del 99% del agua filtrada. La glucosa y los aminoácidos se reabsorben en su totalidad, mientras que las sales y la urea se absorben en menor cantidad. Esta diferencia en la reabsorción es esencial para la función reguladora de los riñones.

Todo el plasma sanguíneo se filtra unas dos veces cada hora y produce al día 1,5 L de orina diarios de promedio.

1) La sangre que contiene glucosa, proteínas y urea entra en la nefrona y se dirige hacia el glomérulo, este filtra la sangre y se segregan las sustancias superfluas como sales, agua y urea que pasan a la capsula de Bowman.

2) En el túbulo convoluto proximal, otras sustancias innecesarias se segregan con la circulación de la sangre filtrada, por otro lado, la glucosa, el agua y algunas sales se reabsorben en la sangre desde el túbulo.

3) La solución que procede del glomérulo recorre el túbulo y en el asa de Henle el agua y las sales se bombean fueran del túbulo y la orina se vuelve más concentrada.

4) La sangre filtrada sale de la nefrona hacia la vena renal.

5) En el túbulo convoluto distal, se ajusta el contenido de agua de la orina, que es conducida hacia el conducto colector de orina que recoge la orina de otras nefronas para transportarla a la pelvis renal.

Los productos de desecho más comunes son la urea, fabricada por el hígado y procedente de la degradación de los aminoácidos y el ácido úrico, que procede de la degradación de las bases nucleares de los ácidos nucleicos, estos junto con el agua forman la orina. Su volumen y composición varían para mantener el equilibrio del medio corporal interno.

 Regulación de la función renal

Los desechos disueltos en la sangre se eliminan con agua y sales minerales, pero estas sustancias son al mismo tiempo necesarias para el buen funcionamiento del organismo. Debe alcanzarse un equilibrio, por tanto, los riñones tienen una doble función: función depuradora que permite la excreción de las sustancias de desecho procedentes del metabolismo celular y función reguladora contribuye a mantener constante la cantidad de agua y sales minerales del medio interno.

La regulación de la función renal está relacionada íntimamente con las hormonas que segregan los riñones, como es el caso de la Renina, que es segregada por el riñón en respuesta a determinados estímulos, también la Eritropoyetina que regula la formación de eritrocitos.

La información genética

Las leyes de Mendel (en conjunto conocidas como genética mendeliana) son el conjunto de reglas básicas sobre la transmisión por herencia genética de las características de los organismos padres a sus hijos. Estas reglas básicas de herencia constituyen el fundamento de la genética. Las leyes se derivan del trabajo realizado por Gregor Mendel publicado en el año 1865 y en 1866, aunque fue ignorado durante mucho tiempo hasta su redescubrimiento en 1900.

1.ª ley de Mendel: Principio de la uniformidad de los heterocigotos de la primera generación filial: Establece que si se cruzan dos razas puras (un homocigoto dominante con uno recesivo) para un determinado carácter, los descendientes de la primera generación serán todos iguales entre sí, fenotípica y genotípicamente, e iguales fenotípicamente a uno de los progenitores (de genotipo dominante), independientemente de la dirección del cruzamiento. Expresado con letras mayúsculas las dominantes (A = amarillo) y minúsculas las recesivas (a = verde), se representaría así: AA x aa = Aa, Aa, Aa, Aa. En pocas palabras, existen factores para cada carácter los cuales se separan cuando se forman los gametos y se vuelven a unir cuando ocurre la fecundación.

A A a Aa Aa a Aa Aa

2.ª ley de Mendel: Ley de la segregación de los caracteres en la segunda generación filial:

Esta ley establece que durante la formación de los gametos, cada alelo de un par se separa del otro miembro para determinar la constitución genética del gameto filial. Es muy habitual representar las posibilidades de hibridación mediante un cuadro de Punnett. Mendel obtuvo esta ley al cruzar diferentes variedades de individuos heterocigotos (diploides con dos variantes alélicas del mismo gen: Aa) y pudo observar en sus experimentos que obtenía muchos guisantes con características de piel amarilla y otros (menos) con características de piel verde, comprobó que la proporción era de 3/4 de color amarilla y 1/4 de color verde (3:1). Aa x Aa = AA, Aa, Aa, aa.

	A	a
A	Aa	Aa
a	Aa	aa

Según la interpretación actual, los dos alelos, que codifican para cada característica, son segregados durante la producción de gametos mediante una división celular meiótica. Esto significa que cada gameto va a contener un solo alelo para cada gen. Lo cual permite que los alelos materno y paterno se combinen en el descendiente, asegurando la variación.

Para cada característica, un organismo hereda dos alelos, uno de cada progenitor. Esto significa que en las células somáticas, un alelo proviene de la madre y otro del padre. Estos pueden ser homocigotos o heterocigotos.

3.ª Ley de Mendel: Ley de la independencia de los caracteres hereditarios: En ocasiones es descrita como la 2.ª ley, en caso de considerar solo dos leyes (criterio basado en que Mendel solo estudió la transmisión de factores hereditarios y no su dominancia/expresividad). Mendel concluyó que diferentes rasgos son heredados independientemente unos de otros, no existe relación entre ellos, por lo tanto el patrón de herencia de un rasgo no afectará al patrón de herencia de otro. Solo se cumple en aquellos genes que no están ligados (es decir, que están en diferentes cromosomas) o que están en regiones muy separadas del mismo cromosoma. En este caso la descendencia sigue las proporciones. Representándolo con letras, de padres con dos características AALL y aall (donde cada letra representa una característica y la dominancia por la mayúscula o minúscula), por entrecruzamiento de razas puras (1.ª Ley), aplicada a dos rasgos, resultarían los siguientes gametos: AL x al = AL, Al, aL, al.

	AL	Al	aL	al
AL	AL-AL	Al-AL	aL-AL	al-AL
Al	AL-Al	Al-Al	aL-Al	al-Al
aL	AL-aL	Al-aL	aL-aL	al-aL
al	AL- al	Al- al	aL-al	al-al

Al intercambiar entre estos cuatro gametos, se obtiene la proporción AALL, AALl, AAlL, AAll, AaLL, AaLl, AalL, Aall, aALL, aALl, aAlL, aAll, aaLL, aaLl, aalL, aall.

Como conclusión tenemos: 9 con "A" y "L" dominantes, 3 con "a" y "L", 3 con "A" y "l" y 1 con genes recesivos "aall".

Patrones de herencia mendeliana

Mendel describió dos tipos de "factores" (genes) de acuerdo a su expresión fenotípica en la descendencia, los dominantes y los recesivos, pero existe otro factor a tener en cuenta en organismos dioicos y es el hecho de que los individuos de sexo femenino tienen dos cromosomas X (XX) mientras los masculinos tienen un cromosoma X y uno Y (XY), con lo cual quedan conformados cuatro modos o "patrones" según los cuales se puede trasmitir una mutación simple:

• Gen dominante ubicado en un autosoma (herencia autosómica dominante).
• Gen recesivo ubicado en un autosoma (herencia autosómica recesiva).
• Gen dominante situado en el cromosoma X (herencia dominante ligada al cromosoma X).
• Gen recesivo situado en el cromosoma X (herencia recesiva ligada al cromosoma X).

Gen: es una región de ADN que codifica para ARN.

Genotipo: factores hereditarios internos de un organismo, sus genes y por extensión su genoma.

Fenotipo: las cualidades físicas observables en un organismo, incluyendo su morfología, fisiología y conducta a todos los niveles de descripción.

Alelo: es cada una de las variantes de un locus. Cada alelo aporta diferentes variaciones al carácter que afecta. En organismos diploides (2n) los alelos de un mismo locus se ubican físicamente en los pares de cromosomas homólogos.

Cariotipo: composición fotográfica de los pares de cromosomas de una célula, ordenados según un patrón estándar. En un cariotipo encontramos el conjunto de características que permiten reconocer la dotación cromosómica de una célula.

Línea pura: es la descendencia de uno o más individuos de constitución genética idéntica, obteniéndose por autofecundación o cruces endogámicos. Son individuos homocigotos para todos sus caracteres.

Dominancia, Alelo dominante: predominio de la acción en un alelo sobre la de su alternativo (llamado alelo recesivo), enmascarando u ocultando sus efectos. El carácter hereditario dominante es el que se manifiesta en el fenotipo (conjunto de las propiedades manifiestas en un individuo). Según la terminología mendeliana se expresa como A>a (el alelo A domina sobre el alelo a, el carácter que determina, es por tanto el que observaremos en el fenotipo).

Recesividad, Alelo recesivo: característica del alelo recesivo de un gen que no se manifiesta cuando está presente el alelo dominante. Para que este alelo se observe en el fenotipo, el organismo debe poseer dos copias del mismo alelo, es decir, debe ser homocigoto para ese gen (según la terminología mendeliana, se expresaría como “aa”).

Meiosis: es el proceso de división celular que permite a una célula diploide generar células haploides en eucariotas. En este proceso se produce una replicación del DNA (en la fase S) y dos segregaciones cromosómicas, de manera que de una célula inicial diploide se obtienen cuatro células haploides.

Homocigoto: individuo puro para uno o más caracteres, es decir, que en ambos loci posee el mismo alelo (representado como aa en el caso de ser recesivo o AA si es dominante).

Heterocigoto: individuo que para un gen, tiene un alelo distinto en cada cromosoma homólogo. Su representación mendeliana es “Aa”.

Híbrido: es el resultado del cruzamiento o apareamiento de dos individuos puros homocigotos (uno de ellos recesivo y el otro dominante) para uno o varios caracteres.

Gameto: célula sexual que procede de una estirpe celular llamada línea germinal, en los seres superiores tienen un número de cromosomas haploide (n) debido a un tipo de división celular llamado meiosis que permite reducir el número de cromosomas a la mitad. El gameto femenino se denomina óvulo; el gameto masculino recibe el nombre de espermatozoide.

Cigoto o huevo: célula resultante de la unión de dos gametos haploides (es por tanto, diploide, 2n). Generalmente, experimenta una serie de divisiones celulares hasta que se constituye en un organismo completo. Su citoplasma y sus orgánulos son siempre de origen materno al proceder del óvulo.

Haploide: que posee un solo juego de cromosomas (n), característico de los gametos eucariotas y los gametofitos de las plantas.

Diploide: que tiene doble juego de cromosomas (2n). Características de las células somáticas.

Autosoma: todo cromosoma que no sea sexual.

El ciclo celular

Las células que se pierden, tienen que ser sustituidas por otras; de ello se ocupa la división celular, que implica tres procesos:(interfase), (mitosis o meiosis) y citoplasma (citocinesis).

El ciclo celular es el conjunto de cambios que ocurren en una célula desde que se forma, a partir de otra anterior, hasta que se divide para dar lugar a dos células hijas. Se divide en dos fases:

- Interfase: la célula crece y sintetiza diversas sustancias. es el periodo que hay entre dos mitosis sucesivas (consecutivas, seguidas) y es la fase más larga del ciclo celular. Aumenta mucho el tamaño de la célula. En ella hay 3 periodos o fases:

- Fase G1: la célula aumenta de volumen hasta alcanzar el tamaño de su forma celular típica, a la vez que se sintetizan las proteínas necesarias para la división celular. Comienza cuando termina la mitosis y dura hasta que empieza la duplicación del ADN.

- Fase G0: algunas células no entran nunca en mitosis y permanecen siempre en esta fase. Ocurre en células que están muy especializadas en una función determinada.

-Fase S: se produce la duplicación del ADN. Por tanto, cada cromosoma está formado por dos cromáticas iguales.

- Fase G2: es el periodo que ocurre desde que termina la duplicación del ADN hasta que

empieza la mitosis. Es muy corta y la célula aumenta muy poco de tamaño, se sintetizan las proteínas que faltan necesarias para la división celular y se duplican los centriolos. Termina cuando se empiezan a condensar (organizar) los cromosomas.

Fase M (mitosis y citocinesis): es el proceso de división del núcleo por el cual una célula

madre forma dos células hijas, iguales entre sí y con el mismo número de cromosomas que la madre. En ella se distinguen 4 fases:

- Profase: Los cromosomas se empiezan a organizar y se pueden observar al microscopio. Cada cromosoma está formado por dos cromátidas iguales (que se duplicaron en la fase S del ciclo). Los centriolos (que se duplicaron en la fase G2 del ciclo) se separan y van hacia lados (polos) opuestos de la célula. Se forma el huso mitótico entre ellos. Desaparecen a envoltura nuclear y el nucléolo, dejando los cromosomas libres en el citoplasma.

- Metafase: Los cromosomas están totalmente condensados (organizados, es cuando mejor se ven). El huso mitótico esta entre los lados opuestos de la célula. Se forma la placa metafísica que es el conjunto de los cromosomas en el ecuador de la célula (en la parte central). Cada cromática de cada cromosoma queda orientada hacia un polo de la célula.

- Anafase: Las dos cromáticas de cada cromosoma van hacia polos opuestos (contrarios) de la célula. Termina cuando las cromáticas (ya cromosomas) llegan a los polos.

- Telofase: Los nucléolos vuelven a aparecer y los cromosomas se desorganizan por lo que ya no se ven. Aparecen dos nucléolos y dos envolturas nucleares que rodean a los dos nuevos grupos de cromosomas, una en cada polo de la célula.

Meiosis

Es un tipo de división celular en el que se producen 4 células hijas con la mitad de cromosomas que la célula madre. Solo puede ocurrir en células diploides (2n) que son las

células germinales y su objetivo es producir células haploides (n) que son los gametos de los organismos que se reproducen sexualmente.

Las características básicas son:

A partir de una célula 2n se obtienen 4 células n genéticamente diferente entre sí y de la célula madre. El número de cromosomas se reduce a la mitad. Se produce el fenómeno de recombinación genética o intercambio de material genético entre cromátidas de cromosomas homólogos.

Consta de dos divisiones sucesivas, Meiosis I y Meiosis II. La primera se denomina

meiosis reduccional y la segunda ecuacional.

Meiosis I

Se trata de una división reduccional porque los núcleos de las células hijas tienen ya la mitad de cromosomas que la célula madre. En esta primera división meiótica se aparean los cromosomas homólogos y se produce el intercambio de material genético.

Profase I: Es la etapa más proceso y se divide en 5 subetapas: los cromosomas se empiezan a condensar y a hacerse visibles. Cada uno está formado por dos cromátidas estrechamente unidas y ancladas por sus extremos a la envoltura nuclear.

 Los cromosomas homólogos se aparean punto por punto en toda su longitud. Este apareamiento se llama sinapsis y forma una estructura de 4 cromátidas que se llama tétrada o bivalente.

Se produce el sobre cruzamiento (crossing-over) o intercambio de material genético entre las cromátidas de los cromosomas homólogos. La consecuencia es la recombinación génica (intercambio de genes).

Los cromosomas homólogos comienzan a separarse, aunque permanecen unidos por los puntos donde ha tenido lugar el sobre cruzamiento, denominados quiasmas.

Los cromosomas se condensan al máximo y sus dos cromátidas ya son visibles. Las cromátidas hermanas están unidas por sus centrómeros y los cromosomas homólogos por los quiasmas. Desaparece la membrana nuclear, nucléolo y se forma el huso mitótico.

Metafase I: Similar a la de mitosis con la diferencia que en la zona ecuatorial se disponen las tétradas unidas por los quiasmas. Los cinetocoros (estructura proteica donde se anclan los microtúbulos del huso mitótico) de las cromátidas hermanas están fusionados y se orientan hacia el mismo polo.

Anafase I: Se separan los pares de cromosomas homólogos hacia polos

opuestos de la célula. Por tanto, no se separan cromátidas (como en el anafase mitótico)

sino cromosomas completos, en los que ha habido recombinación genética.

Telofase I: Se vuelven a formar las membranas nucleares y los nucléolos y los cromosomas se descondensan levemente. Se obtienen dos células hijas con la mitad de cromosomas que la célula madre, y con dos cromátidas por cromosoma.

Meiosis II: Se trata de una división ecuacional igual que la de una mitosis normal. Esta segunda división mitótica ocurre simultáneamente en las dos células hijas. Antes de empezar, puede existir un periodo corto de interfase en el que no hay duplicación de ADN.

Profase II: Desaparece la membrana nuclear, los cromosomas se condensan y se forma el huso acromático o mitótico.

 Metafase II: Los cromosomas forman la placa ecuatorial o metafasica. Cada uno está formado por dos cromátidas unidas por el centrómero.

Anafase II: Se separan los centrómeros y cada cromátida migra hacia polos opuestos.

Telofase II: Se forma la envoltura nuclear alrededor de los cromosomas, que se descondensan. Se producen cuatro células hijas con la mitad de cromosomas. Son, por tanto, células haploides y genéticamente distintas.

 Significado biológico de la mitosis y la meiosis

La mitosis es el proceso por el cual los organismos eucariotas unicelulares se reproducen asexualmente. En el caso de los pluricelulares, se utiliza para crecer y desarrollarse a partir del cigoto o para regenerar células, tejidos y órganos.

La meiosis permite la conservación del número de cromosomas de cada individuo, generación tras generación y, por tanto, del número cromosómico de cada especie. Además, aumenta la variabilidad genética de los individuos y las especies que, junto con las mutaciones, son los mecanismos sobre los que actúa la evolución mediante selección natural.

La función de la reproducción

La función de reproducción permite a los seres vivos obtener nuevos individuos similares

a ellos. En la especie humana, la reproducción tiene lugar a partir de la unión de una célula femenina llamada óvulo y de una célula masculina llamada espermatozoide.

Los óvulos son células esféricas mucho mayores que los espermatozoides, que tienen forma alargada. Como veremos, la unión de ambos se denomina fecundación, como resultado de esta se forma una nueva célula: el cigoto o célula huevo, a partir de la cual se desarrolla el nuevo individuo.

La fecundación y el desarrollo del nuevo ser tienen lugar en el interior del cuerpo de la madre y es por ello que el aparato reproductor del hombre y el de la mujer son distintos.

La formación de los espermatozoides tiene lugar en los túbulos seminíferos. En estos túbulos se encuentran las células precursoras de los espermatozoides, que se transforman

dando lugar a estos. Una vez formados, los espermatozoides salen de los testículos hacia el epidídimo, donde maduran. Posteriormente pasan a los conductos diferentes, en los que se desplazan y siguen avanzando hasta la uretra.

En estos conductos, los espermatozoides acaban de madurar. Por su parte, las vesículas seminales y la próstata producen, respectivamente, el líquido seminal y el prostático.

Durante la fase previa a la eyaculación, también intervienen las denominadas glándulas de Cowper. Estas secretan un líquido que se vierte a la uretra y que tiene la función de limpiarla y rectificar su pH para adecuarlo al paso de los espermatozoides. Este líquido también puede transportar espermatozoides, aunque en un número reducido.

Cuando se produce la eyaculación, los espermatozoides salen del sistema reproductor y estos son liberados junto con el líquido seminal y el prostático. Esta mezcla constituye el semen, un líquido blanquecino que se expulsa a través de la uretra.

En cada eyaculación se arrojan cientos de millones de espermatozoides.

Las hormonas masculinas

En los testículos también se sintetiza la testosterona, hormona necesaria para la formación de los espermatozoides, que origina la diferenciación entre el aparato reproductor masculino y el femenino, y determina las características físicas del hombre adulto.

El líquido seminal contiene otras hormonas: las prostaglandinas, que se sintetizan en las vesículas seminales. Su función es la de estimular las contracciones del útero después de una relación sexual para facilitar el avance de los espermatozoides a través del aparato reproductor femenino.

La formación de espermatozoides se inicia aproximadamente cuando se alcanza la edad entre 14 y 16 años. A partir de los 50 años, la cantidad de espermatozoides que se producen empieza a disminuir.

 La formación de óvulos

Las células precursoras de los óvulos se encuentran en los ovarios de la mujer desde su nacimiento. Estas células precursoras interrumpen su desarrollo durante aproximadamente 12 años, momento en el que comienza la maduración del aparato reproductor femenino. A partir de este momento tienen lugar, de forma cíclica, la ovulación y la menstruación.

• Ovulación: Una de las células precursoras madura hasta dar lugar a un óvulo, que sale del ovario y es recogido por la trompa de Falopio. Este proceso recibe el nombre de ovulación.

Durante la maduración del óvulo, el endometrio se engrosa con la finalidad de albergar el óvulo fecundado. Si no es fecundado, el óvulo tiene una vida muy corta y muere en 24 horas. La ovulación determina el ciclo ovárico, que es el tiempo transcurrido entre la maduración de un óvulo y la del siguiente. La duración media del ciclo ovárico es de 28 días.

• Menstruación: Si no se produce la fecundación, unos 14 días después de la liberación del óvulo, el endometrio se desprende. Esto provoca una hemorragia denominada menstruación, la que dura aproximadamente 4 días y consiste en la expulsión por la vagina de sangre y otros componentes que formaban el endometrio. La expulsión es más intensa en los primeros días y poco a poco se detiene.

La menstruación determina el ciclo endometrial, que es el tiempo que transcurre entre el inicio de una menstruación y el inicio de la siguiente. La menstruación se origina alrededor de 14 días después de la ovulación.

En los ovarios se sintetizan los estrógenos, que son los encargados de proseguir el proceso de maduración de los óvulos y de regenerar el endometrio después de la menstruación. También se sintetiza la progesterona, que prepara el endometrio para la implantación del óvulo. Si no se produce la fecundación, la síntesis de esta hormona se detiene.

Este se calcula teniendo en cuenta que, por un lado, el óvulo liberado sobrevive 24 horas y, por otro, que los espermatozoides sobreviven hasta 72 horas en el aparato reproductor femenino. Por tanto, el período fértil está comprendido entre tres días antes y un día después de la ovulación.

La edad fértil en las mujeres se inicia con la primera menstruación o menarquia a partir de los 12 o 14 años. Aproximadamente entre los 45 y los 55 años, los ovarios dejan de madurar óvulos, cesan las menstruaciones y comienza el periodo denominado menopausia.

• Ovarios: Son dos órganos situados en la cavidad pélvica, encargados de la producción de óvulos.

• Trompas de Falopio: Son dos conductos, cada uno de los cuales comunica con un ovario y con el útero. Se encargan de recoger los óvulos liberados por los ovarios y conducirlos al útero.

• Útero o matriz: Es un órgano musculoso que puede ensancharse para alojar al feto en caso de embarazo. Una de las capas que lo constituyen es el endometrio, capa mucosa con muchos vasos sanguíneos que se regenera periódicamente y cuya función es proteger y nutrir al óvulo fecundado.

• Vagina: Es el conducto que comunica el útero con el exterior, sus paredes son musculosas y elásticas.

• Vulva: Es la parte exterior del sistema reproductor femenino y consta del monte de Venus, los labios mayores, los labios menores y el clítoris, pequeño órgano eréctil.

Entre los labios menores y la pared vaginal se encuentran las glándulas de Bartolino que se encargan de secretar un líquido lubricante antes del coito.

Fecundación, embarazo y parto en los seres humanos

La fecundación, el embarazo y el parto son tres procesos relacionados con la función de

reproducción que tienen lugar en el interior del cuerpo de la mujer.

•La fecundación es la unión de un óvulo y de un espermatozoide en el interior del sistema

reproductor femenino.

La unión de las dos células es posible si, durante el período fértil de la mujer, se realiza el

coito, que consiste en la introducción del pene erecto en el interior de la vagina, y la eyaculación, es decir, la expulsión del semen.

Veamos qué ocurre a partir del momento que tiene lugar la eyaculación.

Cuando el cigoto se divide por primera vez, da lugar al embrión que se desplaza desde las trompas de Falopio hacia el útero, mientras realiza sucesivas divisiones celulares. Cuando el embrión llega al útero se produce la implantación; es decir, el embrión se adhiere al endometrio, donde se desarrollará para formar un nuevo ser. La implantación tiene lugar 7 u 8 días después de la fecundación.

A partir de la implantación del embrión en el útero empiezan a desarrollarse la cavidad amniótica, la placenta y el cordón umbilical.

• Cavidad amniótica: Es la cavidad que contiene el embrión. Está constituida por la membrana amniótica y el líquido amniótico. Esta cavidad mantiene hidratado al embrión, lo protege de los golpes y de los posibles cambios de temperatura, a la vez que amortigua los movimientos del cuerpo de la madre.

En una eyaculación se liberan entre 200 y 300 millones de espermatozoides que quedan depositados en la entrada del útero de la mujer. A partir de este momento, los espermatozoides avanzan hacia las trompas de Falopio gracias a los movimientos de su cola. Unas decenas de espermatozoides consiguen llegar a las trompas de Falopio. Si en ese momento hay en ellas un óvulo maduro, se puede producir la fecundación entre este óvulo y solo uno de los espermatozoides. Como consecuencia de esta unión se formará la célula huevo o cigoto. A partir de este momento se inicia el embarazo.

• Placenta: Es un órgano situado en el exterior de la membrana amniótica y su función es comunicar el sistema circulatorio de la madre y el del embrión. También actúa como filtro de microorganismos o de sustancias nocivas.

• Cordón umbilical: Es un tubo largo y flexible que une el ombligo del nuevo ser con la placenta. Contiene en su interior dos arterias y una vena. El embrión recibe a través de estas arterias los nutrientes y el oxígeno que contiene la sangre de la madre. Las sustancias tóxicas, como el dióxido de carbono, pasan a través de la vena hacia la placenta, donde la sangre de la madre las recogerá para ser eliminadas.

Hasta el último tramo del primer trimestre hablamos de embrión. Cuando se empiezan a diferenciar las principales estructuras anatómicas, el embrión pasa a denominarse feto hasta el final del embarazo.

A continuación, veremos cómo se desarrolla el embrión y el feto a lo largo del embarazo.

1. Primer trimestre:

Se empiezan a diferenciar la mayor parte de los órganos. Por ejemplo, se forman el sistema nervioso, el corazón, los dedos de manos y pies, etcétera. Al final del trimestre el embrión pesa unos 20 g y mide unos 10 cm, tiene aspecto humano y empieza a moverse.

2. Segundo trimestre:

El feto ya tiene todos los órganos desarrollados excepto los pulmones, que aún no están preparados para respirar. Se mueve mucho y se chupa el dedo, la madre puede percibir los movimientos. Al final del trimestre pesa aproximadamente 900 g y mide unos 32 cm

3. Tercer trimestre:

Los pulmones se preparan para respirar. Debido al crecimiento del feto, este ocupa, todo el espacio disponible en el útero y se mueve muy poco. Hacia el final del embarazo, se sitúa cabeza abajo y se encaja en la pelvis de la madre. En el momento de nacer, el peso medio es de 3-3.5 kg y mide unos 50 cm.

La ecografía es una técnica muy utilizada en la actualidad para llevar a cabo un control del

proceso del embarazo. A lo largo del embarazo, se recomienda un mínimo de tres ecografías. La ecografía permite determinar la madurez del feto y observar los latidos del corazón y sus movimientos.

y también:

Cuando han transcurrido las 40 semanas de embarazo, tiene lugar el parto, que es la salida

al exterior del feto y de las membranas que lo rodean. Las señales que indican el inicio del

parto son:

• Rotura de la membrana amniótica: La rotura de esta membrana libera el líquido amniótico,

a este hecho se le conoce comúnmente como romper aguas.

• Inicio de las contracciones uterinas: Al principio son contracciones suaves y ligeramente

dolorosas, pero, al transcurrir el tiempo, a se van haciendo más frecuentes e intensas.

A partir de este momento tienen lugar tres fases: la dilatación, la expulsión y el alumbramiento.

• Dilatación: Debido a las contracciones uterinas, cada vez más frecuentes, se va ensanchando el cuello del útero. Cuando este alcanza los 10 cm de diámetro, la fase termina.

• Expulsión: Prosiguen las contracciones uterinas y, normalmente, entre tres y cinco horas

después comienzan los dolores de expulsión, que se producen cuando la cabeza del feto presiona sobre la vagina para salir. En el momento del nacimiento, primero aparece la cabeza, luego un hombro y, rápidamente, el resto del cuerpo.

En ese momento se pinza el cordón umbilical para evitar hemorragias y, después, se corta.

• Alumbramiento: Consiste en la expulsión de la placenta, tiene lugar minutos después de

la salida del feto. Las hormonas durante el embarazo y el parto

En el embarazo, la placenta segrega estrógenos y progesterona. Los estrógenos favorecen el crecimiento del útero y el desarrollo de las glándulas mamarias. La progesterona mantiene la consistencia de las paredes del útero y evita que se produzcan contracciones.

En el parto, las glándulas suprarrenales del feto segregan cortisol que provoca que aumente la formación de estrógenos y que disminuya la síntesis de progesterona. Por esto, empiezan las primeras contracciones uterinas y el hipotálamo de la madre segrega oxitocina, que estimula las contracciones y favorece la recuperación del tamaño del útero y estimula las glándulas mamarias.

Mecanismo y regulación hormonal de la lactancia

El mecanismo de la lactancia se basa en la succión que efectúa el recién nacido en el pezón materno. El reflejo de succión es un comportamiento innato en el ser humano.

• El estímulo de la succión se transmite al sistema nervioso central, donde se procesa, iniciando la actividad del hipotálamo. Este segrega la hormona oxitocina, que provoca la contracción de fibras musculares que rodean el tejido glandular de las mamas y producen la salida de la leche.

Al mismo tiempo, la oxitocina origina una reducción del tamaño del útero, que había aumentado durante el embarazo.

• La hipófisis, activada por neurohormonas del hipotálamo, produce hormona prolactina, responsable de la formación de leche en los acinos mamarios: