PDV: Biología Mención Guía N°13 [4° Medio] (2012)

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Guía N°13 de Biología Mención del Preuniversitario PDV. Año 2012.

Guía N°13 de Biología Mención del Preuniversitario PDV. Año 2012.

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  • 1. BIOLOGIA MENCIÓN BM-13UNIDAD II: FUNCIONES VITALES Y SALUD RECEPTORES Y EFECTORES
  • 2. INTRODUCCIÓNLos seres vivos tienen la propiedad de adaptarse minuto a minuto tanto a los cambiosambientales como a sus propios cambios corporales, lo que en definitiva, determina su posteriorcapacidad de sobrevivencia. Todo ser vivo al ser estimulado es capaz de generar respuestas quele significan su adaptación al cambio. Los encargados de recibir dichos estímulos son losreceptores y los encargados de generar tales respuestas adaptativas son los efectores.Los receptores corresponden a células nerviosas modificadas, terminaciones nerviosas, o biencélulas conectadas con estas últimas. Su función es transducir formas ambientales de energía(lumínica, mecánica, térmica, etc.) en impulsos nerviosos (energía electroquímica).1. RECEPTORES Clasificación de los Receptores: Según su Según el origen del Según su Según el tipo de estímulo funcionamiento estímulo distribuciónPrimarios: utilizan Exteroceptores: Sentido general: Mecanoreceptores:una sola célula que Aquellos que detectan Ampliamente Excitables por estímulosdetecta el estímulo y cambios en el distribuidos por el mecánicos. Son losa la vez propaga el ambiente. Ejemplos: cuerpo. Ejemplos: receptores del tacto, delpotencial. Ejemplos: receptores de la receptores cutáneos oído, del equilibrio y de lareceptores olfatorios y visión, la audición, el del tacto y de la presión sanguíneasomáticos corporales olfato, el tacto, el frío, temperatura. (barorreceptores), entre otros.presentes en toda la etc.masa muscular. Sentido especial: Fotoreceptores: Excitables Interoceptores: Ubicados en lugares por estímulos luminosos Aquellos que detectan específicos del (Conos y bastones de la cambios internos. cuerpo. Ejemplos: retina del ojo).Secundarios: utilizan Ejemplos: receptores receptores de lados células, la del dolor visceral, del visión, del gusto, del Quimiorreceptores:primera detecta el pH y de la oído y del equilibrio. Excitables por estímulosestímulo y la segunda concentración de CO2 químicos. Son los receptorestransmite el potencial sanguíneo, etc. del gusto, del olfato, de pH y(ambas células están CO2 sanguíneos (en el bulbointerrelacionadas Propioceptores: raquídeo) entre otros.íntimamente). Aquellos que,Ejemplos: visión, ubicados en músculos Termorreceptores: Aquellosgusto y audición. y tendones, detectan excitables por cambios de cambios en la posición temperatura. Son los del cuerpo. Ejemplos: receptores de frío y calor. Huso muscular (en músculos), órgano Algorreceptores: Aquellos tendinoso de Golgi excitables por estímulos (en tendones). exacerbados de variada naturaleza. Son terminaciones nerviosas libres cutáneas. 2
  • 3. Características generales de los Receptores ExcitabilidadAl estimularse un receptor se produce una pequeña despolarización en su membrana, llamadapotencial generador. La magnitud del estímulo determina la amplitud y duración del potencialgenerador y al mismo tiempo la frecuencia de los potenciales de acción generados a partir delreceptor. Lo anterior constituye una excepción a la ley del “Todo o nada” pues mientras máspotenciales de acción lleguen al SNC en un período de tiempo, mayor es la sensación provocadapor el estímulo.Otro mecanismo responsable de que los estímulos más fuertes provoquen sensaciones másintensas tiene que ver con la cantidad de receptores activados. Al aumentar la intensidad de losestímulos se van activando las neuronas que tienen umbrales mayores, de modo que másneuronas envían impulsos al SNC. Características del potencial generador: a) Son cambios locales de permeabilidad de las membranas del receptor, análogas a los potenciales postsinápticos excitatorios (PPSE) de la sinapsis entre neuronas. b) No responden a la ley del todo o nada. Al aumentar la intensidad del estímulo aumenta la intensidad del potencial generador hasta alcanzar un máximo (punto de saturación). Por otra parte, la frecuencia de los potenciales de acción resultantes aumenta al aumentar la intensidad del potencial generador. Especificidad Significa que responden principalmente (pero no exclusivamente) a un único tipo de estímulo, para el cual poseen un bajo umbral de excitación (bajo umbral de descarga) Adaptabilidad Cuando el estímulo sobre el receptor se hace sostenido en el tiempo y de intensidad constante, la frecuencia de los potenciales de acción disminuye con el tiempo. Aquellos que se adaptan rápidamente son los receptores fásicos. Aquellos que lo hacen muy lentamente o incompletamente son los receptores tónicos.Las causales de adaptación serían: a) En algunos receptores su membrana se fatigaría impidiendo la posterior generación de potenciales de receptor. Así por ejemplo los fotorreceptores pasan por períodos de adaptación en el cual generan ciertos pigmentos visuales. b) Cambios en el potencial de membrana del receptor debido a la estimulación sostenida. c) Agotamiento de los neurotransmisores del receptor generando fatiga sináptica. 3
  • 4. 2. LAS SENSACIONES¿Es dulce el azúcar?, ¿Es roja la sangre?, ¿Es fría la nieve? Para responder estas preguntasdebemos hacernos cargo de la siguiente afirmación. Si bien son los estímulos los que al actuarsobre los receptores desencadenan en ellos impulsos nerviosos que viajan al SNC, la sensaciónque de allí resulta, es un fenómeno subjetivo que depende del funcionamiento de nuestro propioSNC y que es independiente del estímulo en sí. Es decir, el azúcar no es dulce ni la sangre esroja, solo que la percibimos como dulce y roja, respectivamente, para cuando dichos estímulossean procesados por nuestra corteza sensitiva cerebral.La sensación generada depende del desarrollo y estructura de la zona cortical cerebral a la cualllegan los impulsos nerviosos procedentes del receptor estimulado.En cambio, la intensidad de la sensación depende de la frecuencia de descarga de la neuronasensitiva estimulada y del número total de neuronas sensitivas estimuladas por los receptores. Solo receptores Interneuronas de azúcar Solo receptores de sal CEREBRO PAPILA GUSTATIVA Neuronas sensoriales Sin azúcar Sin sal Figura 1. Intensidad de la sensación, receptores y neuronas sensoriales.La secuencia de eventos en la percepción sensorial se describe en el esquema siguiente, y seejemplifica con la visión (Figura 2). Órgano de Transductor Potencial de Decodificador los sentidos Acción Luz Ojo Células Nervio Óptico Corteza Visual Retínales Figura 2. Esquema de la percepción sensorial de la visión. 4
  • 5. Cerebro y elaboración de las sensacionesLas sensaciones son elaboradas en los siguientes lóbulos cerebrales:a) Sensación del tacto, presión, frío, calor y dolor. En la corteza somestésica del lóbulo parietal.c) Sensación auditiva: Alrededor de la cisura de Silvio, principalmente en el lóbulo temporal, pero también en el lóbulo de la ínsula.d) Sensación visual: Alrededor de la cisura calcarina en el lóbulo occipital.e) Sensación del olfato: De elaboración difusa en varias áreas cerebrales subcorticales (en el sistema límbico) cada una de ellas asociadas con diferentes aspectos del proceso de la olfación. Es decir, la olfación no tiene representación alguna en la corteza cerebral.f) Sensación del gusto: En la corteza somestésica del lóbulo parietal, en el área de sensibilidad para la lengua.3. SENTIDO Y RECEPTORVisiónEn el humano, el sentido especial predominante es la visión. Aproximadamente el 70% de lainformación que requerimos en forma externa, es visual. Nuestro sistema está construido demodo que nuestros dos ojos vean porciones muy parecidas del mundo exterior (visión binocular oestereoscópica). Sin embargo, lo que ve un ojo es ligeramente distinto de lo que ve el otro, porlo cual nuestra capacidad para ver en profundidad es muy grande.Con un solo ojo nuestra capacidad para percibir la profundidad está muy disminuida, y requerimosinformación adicional, tal como saber que los tamaños relativos de los objetos disminuyen con ladistancia, para poder desenvolvernos en esta condición. Los rayos de luz llegan a ambos ojos y elsistema visual funde las imágenes dejando una sola.El sentido de la visión es bastante distinto a los otros sentidos especiales, y se deberán revisaralgunos conceptos que se refieren a la energía específica que activa este sistema. La LuzLa luz es la parte del espectro electromagnético a la cual son sensibles nuestros fotorreceptores.La retina en donde se ubican los fotorreceptores, es sensible a la radiación electromagnética entre400 y 700 nanómetros (luz visible para los humanos). El “color” blanco es la mezcla de colores yla ausencia de luz se interpreta como negro. La corteza visual (occipital) interpreta las longitudesde onda más cortas (y más energéticas) como los colores violeta y azul y las más largas (menosenergéticas) como el naranja y el rojo. 5
  • 6. El Globo Ocular (Anatomía)La principal estructura del ojo humano es el globo ocular, órgano aproximadamente esféricoalojado en una cavidad ósea, la órbita, y protegida por los párpados. En la parte superior yexterna de cada órbita se ubica una glándula lacrimal, la que secreta permanentemente lágrimasque limpian y lubrican la superficie del globo ocular y que además contienen una enzimabactericida, la lisozima. Generalmente las lágrimas se evaporan o son drenadas hacia las fosasnasales por dos pequeños conductos lacrimales.El ojo desempeña dos funciones diferentes aunque estrechamente relacionadas. En primer lugar,es un sistema óptico capaz de recoger las ondas luminosas del exterior y proyectarlas comoimágenes en la retina. En segundo lugar, es un receptor que responde a las imágenes formadasen la retina y envía la información sensitiva a las áreas visuales del cerebro (corteza occipital).Para alcanzar el fondo del globo ocular, la luz debe atravesar una serie de estructuras cuyo ordendesde afuera hacia adentro es: córnea, humor acuoso, cristalino y humor vítreo hasta llegar a laretina.Toda la información visual se recoge en la retina, la que constituye una porción del sistemanervioso central desplazada hacia la periferia.Histológicamente, en el globo ocular se pueden describir tres capas concéntricas que desde elexterior al interior son: la esclerocórnea, la coroides y la retina (Figura 3). Esclerótica Coroides Músculo Retina Ligamento Fovea (centro Córnea campo Visual) Iris Pupila Nervio óptico Humor acuoso Cristalino Humor vítreo Arteria y vena Punto Ciego Figura 3. Esquema de un corte medio horizontal del ojo. Esclerocórnea: está constituida por la esclerótica (parte blanca del globo ocular) y la córnea (parte anterior), la cual es más convexa y transparente, que permite la entrada de la luz y ayuda a concentrar los rayos luminosos que penetran al ojo. En su cara anterior, el globo ocular está recubierto por una membrana delgada transparente, la conjuntiva ocular, que también reviste la cara interna de los párpados. La conjuntiva no cubre la pupila. Coroides: se ubica inmediatamente por debajo de la esclerótica y es una capa de tejido conectivo laxo, muy rica en vasos sanguíneos, lo que ayuda a mantener una temperatura adecuada y una eficiente nutrición a las estructuras del globo ocular. Es pigmentada, lo que ayuda a absorber el exceso de luz y oscurece el interior del ojo. 6
  • 7. A partir de la coroides se forma el cuerpo ciliar, que se relaciona a su vez con otras cuatroestructuras:a) Los procesos ciliares, que secretan el humor acuoso.b) El iris, que es una especie de disco cuya pigmentación confiere el color de los ojos. El iris deja al centro un orificio llamado pupila, a través del cual penetra la luz. Su diámetro variable determina la cantidad de luz que ingresa a las cámaras mas internas del globo ocular. En el reflejo pupilar intervienen los músculos radiales del iris (dilatación) y los músculos circulares del iris (constricción).c) Los ligamentos suspensorios del cristalino, que sostienen el cristalino tensándolo periféricamente, de acuerdo a la presión interna del globo ocular (el cristalino es de naturaleza elástica, por lo que cede a la tracción "estirándose" y aplanándose).d) Los músculos ciliares presentes en los cuerpos ciliares. La disposición de esta musculatura es variada, destacándose un anillo que recorre el cuerpo ciliar a la manera de un esfínter (fibras circulares). La contracción de estos músculos actúa en contra de la presión intraocular, determinando una disminución de la tensión de los ligamentos suspensorios del cristalino y permitiendo la retracción elástica de la lente de modo que aumenta su diámetro central y poder de convergencia. Retina: es una membrana epitelial originada a partir del tubo neural (ectoderma), y básicamente está constituida por tres capas celulares sucesivas que se disponen en sentido horizontal de exterior a interior (células receptoras, células bipolares, células ganglionares) como se muestra en la figura 4. Retina Fovea Nervio óptico Cuerpo celular Retina Fotorreceptores Neuronas Cono Bastón Discos membranosos conteniendo pigmentos visuales Figura 4. Estructura de la retina. 7
  • 8. Las neuronas receptoras son fundamentalmente de dos tipos: bastones y conos. Los bastones son muy sensibles a la luz, son responsables de la visión más difusa y de lavisión en la oscuridad. También participan en la visión lateral ya que su ubicación espreferentemente periférica en la retina. Contienen un pigmento llamado rodopsina, que constade una parte proteica (escotopsina) unida a un derivado de la vitamina A, el retinaldehído oretinal. Los conos son menos sensibles a la luz que los bastones y son responsables de la visióndiurna, y de la percepción de los detalles y colores. Su ubicación es preferentemente central en laretina, zona denominada fóvea. Su pigmento fotosensible se denomina iodopsina y existe entres variedades distintas, que originan a su vez tres tipos de conos (que son sensibles a tres tiposdistintos de luz: azul, roja y verde). La fina discriminación de colores en el humano se debe a ladisposición y gran sensibilidad de cada tipo de conos. La porción de retinaldehído es la mismaque aquella encontrada en los bastoncitos. El Cristalino: Detrás de la pupila se dispone el cristalino, lente biconvexo y elástico, que se encuentra unido por sus bordes a los procesos ciliares, y es mantenido en su lugar por los ligamentos suspensorios (en conjunto: zónula). El cristalino desvía la luz hacia el interior de la cavidad ubicándola centradamente en el fondo del ojo (foco). A pesar de ser de forma lenticular, el cristalino se puede modificar en su forma cambiando la ubicación de la luz respecto a la retina, esto es la distancia focal. Este cambio es favorable, cuando la imagen no está clara. El cristalino varía su forma, expandiéndose o contrayéndose para ver una imagen correcta, puede ser desfavorable cuando existen patologías que se oponen a la visión normal y que serán consideradas posteriormente. Mecanismo de Acomodación OcularEn la visión lejana (objetos ubicados a más de seis metros de distancia del ojo) los rayosluminosos que provienen de un punto en el espacio, son considerados paralelos al ingresar alglobo ocular y convergen formando un punto en la retina debido a la refracción convergente queexperimentan al pasar por la córnea y el cristalino (lentes convexos). En estas circunstancias, losmúsculos ciliares permanecen totalmente relajados, determinando que el cristalino tenga unmáximo aplanamiento y con ello su menor poder de convergencia, adecuado para hacer convergerlos rayos paralelos exactamente sobre la retina formándose la imagen.En la visión cercana (objetos a menos de seis metros) los rayos luminosos llegan al ojo en formadivergente por lo que el cristalino debe aumentar su poder de convergencia (aumentar sudiámetro central) con el fin de proyectar la imagen sobre la retina y no detrás de ella.El proceso de enfocar el ojo para la visión a diferentes distancias se denomina acomodación oculary se debe a cambios del diámetro central del cristalino. En el hombre y demás mamíferos, estaacomodación depende de la elasticidad del cristalino y el mecanismo correspondiente resideprincipalmente en el músculo ciliar. Los músculos ciliares son parte del cuerpo ciliar, estructuraen forma de anillo que lleva numerosas prolongaciones - los procesos ciliares - donde se insertanlos ligamentos suspensorios (zónula). 8
  • 9. El aumento de la curvatura del cristalino se lleva a cabo gracias a la contracción de los músculosciliares. Cuando estos se contraen, el cuerpo ciliar y la coroides son arrastrados hacia adelante,hacia la córnea. Como consecuencia de este desplazamiento, el ligamento suspensorio se afloja yel cristalino por su propia elasticidad, adquiere la convexidad necesaria para la "visión próxima ocercana" (el cristalino aumenta su diámetro central).Si se mira un objeto distante, los músculos ciliares se relajan, permitiendo que la presiónintraocular desplace el cuerpo ciliar hacia atrás y provoque el estiramiento del ligamentosuspensorio. Como resultado, el cristalino se aplana y queda en condiciones apropiadas para la“visión lejana” (Figura 5). Para la visión de cerca (acomodación), los músculos Cristalino ciliares se contraen, haciendo que el cristalino se redondee. Nervio óptico Músculos Fóvea ciliares Filamentos Retina suspensorios Para la visión de lejos, los músculos ciliares se relajan y los ligamentos suspensorios tiran del cristalino aplanándolo. Figura 5. Acomodación ocular, a la visión cercana y lejana. 9
  • 10.  Vía VisualLos dos nervios ópticos (derecho e izquierdo) se dirigen hacia el encéfalo, cruzando por delante dela silla turca y formando el quiasma óptico. De allí, en forma de cintilla óptica se dirigen al tálamo,desde donde cursan hacia la corteza cerebral occipital.Las fibras visuales provenientes de la fóvea, no viajan junto al resto de las fibras visualesincluidas en el fascículo geniculocalcaríno. Una lesión de este fascículo no afecta a las fibrasprovenientes de la fóvea (Figura 6). IZQUIERDO DERECHO Retina Retina nasal temporal Campos Visuales o interna o externa Izquierdo (I) Derecho (D) Quiasma A Lesión C óptico Nervio óptico Lesión B B C Tracto óptico Lesión A Núcleo geniculado Lateral (tálamo) Corteza visualFigura 6. Vías Visuales. Las lesiones de las vías marcadas con líneas e identificadas con letras causan losdefectos del campo visual que se muestran en los diagramas de la derecha. 10
  • 11. La vía visual está cruzada de modo relativamente complicado. Cada ojo tiene un campo visualque puede ser dividido en mitades en el plano vertical. Por la curvatura del globo ocular, lashemirretinas temporales (es decir que quedan orientadas hacia los lóbulos temporales) ven lasporciones internas (campos visuales nasales), mientras las hemirretinas nasales (que quedanhacia adentro) ven los campos visuales temporales (es más fácil recordarlo como "dentro miraafuera", "afuera mira dentro"). Las fibras de la retina temporal no se cruzan en el quiasmaóptico, pero si lo hacen las fibras de la retina nasal. Esto trae como consecuencia que distintasalteraciones en la vía visual conducirán a distintas reducciones de los campos visuales. En lafigura 6, está esquematizada la vía visual y la consecuencia de la disección en distintos puntos dela vía. Anomalías y patologías ocularesA continuación se detallan brevemente las principales patologías del ojo humano.Miopía: en el ojo miope, el globo ocular está alargado de modo que los rayos luminososparalelos convergen formando un punto por delante de la retina (sobre la línea de puntos, querepresenta la posición de la retina en el ojo normal) y dan lugar, por lo tanto, a una imagenborrosa sobre la retina. Este defecto se corrige colocando una lente cóncava delante del ojo,que hace divergir los rayos de tal manera que el cristalino puede enfocarlos sobre la retina(Figura 7a).Hipermetropía: en el ojo hipermétrope, el globo ocular es demasiado corto y los rayosconvergen por detrás de la retina. Una lente convexa los hace converger de modo tal que elcristalino los enfoca sobre la retina (Figura 7b). Lente Forma correctivo normal del globo ocular Punto focal Punto focal Retina a) Forma normal del globo Lente ocular correctivo Punto focal Punto focal b) Figura 7. a) Ojo miope y lente correctivo (cóncavo); b) Ojo hipermétrope y lente correctivo (convexo). 11
  • 12. Astigmatismo: En el ojo astigmático, los rayos luminosos que pasan por una parte del ojoconvergen sobre la retina, mientras que los que pasan por otra zona, no lo hacen, debido a lacurvatura desigual del cristalino o de la córnea. Una lente cilíndrica corrige este defecto, puesdesvía solamente los rayos que pasan por ciertas partes del ojo.Glaucoma: Aumento de la presión intraocular por exceso de humor acuoso.Desprendimiento de retina: Se desprende la retina de las coroides, por disminución de la presiónintraocular.Presbicia: Disminución del poder de acomodación ocular, por endurecimiento del cristalino.Nictalopía o ceguera nocturna: Enfermedad caracterizada por la dificultad de adaptarse ala visión nocturna, después de haber estado en un ambiente iluminado. Se produce porhipovitaminosis A.Cataratas: Opacidad del cristalino lo suficientemente densa como para disminuir la visión. Lascataratas son la principal causa de ceguera a nivel mundial. Cuatro de cada diez personasmayores de 60 años tienen catarata. Son curables con un procedimiento sencillo y seguro. Lascataratas son una consecuencia inevitable del envejecimiento y normalmente no pueden serprevenidas. Las causas menos comunes de catarata son traumas, medicinas u otrasenfermedades del ojo y herencia.4. EFECTORESLos efectores son tejidos u órganos que producen una respuesta adaptativa frente a los cambiosdel ambiente externo o interno (las mas conocidas son contracción y secreción) en respuesta a lasseñales nerviosas (potenciales de acción) o mensajeros químicos (hormonas).El estudio de los efectores es motivo de una discusión más detallada en los capítulos específicos(por ejemplo, el corazón es el efector del sistema cardiovascular, influido por el sistemaneurovegetativo; las glándulas endocrinas que vierten sus secreciones por el influjo nervioso o porla acción de otra hormona, etc.). En esta sección solo consideraremos el tejido muscular desde unpunto de vista muy general, ya que hay tres tipos de músculos (estriado esquelético, efector delsistema motor; estriado cardíaco y músculo liso, efectores del sistema neurovegetativo).  asociado a glándulas  en vísceras  en vasos sanguíneos Inervación autónoma (involuntaria)  Cardíaco Inervación somatomotora  Esquelético (voluntaria) Figura 8. Esquema simplificado de un sistema de clasificación del tejido muscular. 12
  • 13. Figura 9. Estructura del músculo estríado. 13
  • 14. Músculo Esqueléticoa) EstructuraLa fibra muscular esquelética es la más grande, con diámetros de cerca de 5 a 100 m dediámetro y algunos cm de largo (en realidad las células musculares han unido sus membranascelulares o sarcolemas, conformando un pseudo sincicio).Las estriaciones de los músculos esquelético (y cardíaco) se deben a su constitución porsarcómeros (pequeñas unidades de músculo, en una traducción literal). Esta estructura tiene enreposo 25.000 Å de largo en el músculo esquelético.Los límites del sarcómero se denominan líneas Z y distan 25.000 Å una de otra. Viene luego deuna línea Z, una banda I de 4.500 Å de largo y en la porción central una banda A de 16.000 Åotra banda I y luego la línea Z. Hacia la mitad de la banda A aparece un espacio menos denso, lazona H (Figura 9).En la banda I hay un sistema de filamentos que corren en paralelo, constituidos por las proteínasactina, tropomiosina y troponinas (que son tres: tipos I, T y C). Estos son llamados filamentosdelgados (Figura 10).En la banda A hay filamentos delgados que cursan entre los filamentos gruesos. Los filamentosgruesos están constituidos por una proteína llamada miosina. Esta molécula posee dos gruesasproyecciones cortas ("cabezas" de miosina) que emergen a intervalos de los filamentos gruesos.La zona H solo presenta filamentos gruesos y no filamentos delgados (Figura 11). Figura 10. Filamento delgado, mostrando las unidades de actina. 14
  • 15. Figura 11. Filamentos gruesos, mostrando la disposición de la miosina.Las moléculas de actina del filamento delgado son globulares, y están unidas formando unaespecie de collar de perlas doble. La zona que queda hacia el interior del doble collar se llamahendidura. La actina puede unirse a las cabezas de miosina, y esta unión no tiene lugar en reposoporque los sitios de unión en la actina están "tapados" por la tropomiosina, que tiene unaestructura fibrilar (Figura 12A). Cada molécula de tropomiosina puede tapar los sitios de unión desiete moléculas de actina. Cada siete monómeros de actina está dispuesto el trímero (tresunidades) de troponina. La subunidad T está unida a la tropomiosina, la subunidad I a la actina, yla subunidad C a ambas. En esta condición se dice que el filamento delgado está "off" (Figura12B). A B Figura 12. Activación del filamento de actina para recibir las cabezas de la miosina, por la presencia de calcio. 15
  • 16. En condiciones de reposo la concentración del ion calcio en el citoplasma de la célula muscular (sarcoplasma) es muy baja. Sin embargo, en el interior del retículo sarcoplásmico (retículo endoplásmico muscular) el calcio se encuentra almacenado en alta concentración.b) Bioquímica de la contracción muscularLa contracción muscular se origina por la unión y separación cíclica de la cabeza globular de lamiosina al filamento de actina. La unión es seguida por un cambio en la interacción entre actina ymiosina, de modo que los filamentos de actina (filamentos delgados) y miosina (filamentosgruesos) se deslizan uno sobre otro.El ciclo bioquímico de la contracción muscular se explica en la Figura 13.Figura 13. La hidrólisis del ATP impulsa la unión y la separación cíclicas de actina y miosina en cinco etapas. 16
  • 17. De forma clara el ATP separa la cabeza de miosina del filamento delgado y le da laenergía a la contracción.El proceso mediante el cual se realiza el acortamiento de los elementos contráctiles en losmúsculos implica el deslizamiento de los filamentos delgados sobre los gruesos. El ancho de la bandaA permanece constante, en tanto que las líneas Z se juntan cuando el músculo se contrae y seseparan cuando se relaja. Cuando el músculo se acorta, los filamentos delgados se aproximanentre sí desde los extremos opuestos del sarcómero; cuando el acortamiento es marcado, estosfilamentos se traslapan (Figura 14).Figura 14. Deslizamiento de la actina sobre la miosina durante la contracción, de modo que las líneas Z seacercan más entre sí.Recordemos que la concentración sarcoplásmica de ion calcio es muy baja en reposo (del ordende 10-8 M). Cuando cada potencial de acción invade el terminal axonal, provoca la liberación decerca de 300 vesículas ricas en acetilcolina del terminal. Cada vesícula contiene cerca de 10.000moléculas de este neurotransmisor.La acetilcolina liberada difunde por el espacio sináptico. Cerca de un tercio de ella es hidrolizadapor la acetilcolinesterasa neural antes de alcanzar los receptores musculares. Cada pareja demoléculas de acetilcolina que alcanza un receptor provoca la entrada de cerca de 50.000 ionessodio, porque se abren los canales para este ión, provocando la despolarización del sarcolema.Los potenciales de acción musculares se propagan por el sarcolema y penetran al interior delmúsculo por el sistema tubular transversal, llamado sistema T y provocan, por un mecanismoaún no del todo claro, la liberación del calcio contenido en las cisternas terminales (Figura 15). 17
  • 18. En el corazón el proceso es muy parecido, excepto que el potencial no se genera por la activaciónde las motoneuronas, sino por la acción de las células del marcapaso. Otra característica muyimportante del músculo cardíaco es que posee un período refractario muy largo y por esta razónno se tetaniza (es decir, no entra en contracción mantenida, lo que impediría la circulación de lasangre). En el músculo estríado, los filamentos delgados están insertos en la línea Z, mientras enel músculo liso están en los llamados cuerpos densos, que se encuentran en general adosados a lamembrana celular. No existe aquí la fina estructuración del sarcómero, donde cada filamentogrueso está rodeado por seis filamentos delgados en una configuración hexagonal. De este modo,la contracción del músculo liso es en todas las direcciones del espacio y no en forma lineal comoocurre en el músculo estríado. Por otra parte, no están presentes en el músculo liso las proteínasreguladoras (troponinas, tropomiosina) y es más abundante la actina que la miosina, lo queasemeja mucho la contracción del músculo liso a los movimientos citoesqueléticos, tambiéndependientes de actina. Figura 15. Esquema de la contracción muscular. 18
  • 19. Fibras Musculares: Resistencia y FuerzaLas fibras de los músculos esqueléticos pueden ser de contracción lenta y de contracción rápida, yun mismo músculo puede contener de ambas. Fibras de contracción lenta: Se denominan también de músculo rojo, porque poseen altaconcentración de mioglobina (moléculas fijadoras de O2), muchas mitocondrias y con granirrigación (vasos sanguíneos); su contracción aislada produce baja tensión y se desarrollalentamente. Estas fibras poseen gran reserva de glucógeno y grasa, y una gran producción deATP, por ello son resistentes a la fatiga.¿Quiénes poseen musculatura abundante en fibras de contracción lenta?Los músculos de las piernas y brazos de los campeones de maratón, de natación, de ciclismo, deesquí, es decir, aquellos ejercicios que exigen un trabajo aeróbico prolongado (requiere muchooxígeno), donde es importante la resistencia. Fibras de contracción rápida: Se denominan también de músculo blanco, porque poseenescasa mioglobina, bajo número de mitocondrias y vasos sanguíneos. Estas fibras desarrollan unatensión máxima con gran rapidez y esa tensión alcanza niveles más altos que la musculatura decontracción lenta, pero se fatigan pronto.La miosina de las fibras de contracción rápida tiene alta actividad de ATPasa, de allí que puedenponer a funcionar la energía del ATP rápidamente, pero estas fibras no pueden reabastecersedel ATP lo bastante rápido como para sostener la contracción por mucho tiempo.En resumen las fibras de contracción rápida son excelentes para realizar trabajos breves querequieren una fuerza máxima, como el caso del levantamiento de pesas o carreras de cortadistancia.¿QUÉ DETERMINA LA PREPARACIÓN DE FIBRAS DE CONTRACCIÓN RÁPIDA Y LENTA ENLOS MÚSCULOS ESQUELÉTICOS?El factor más importante es el factor hereditario, sin embargo, se puede alterar la preparación encierta medida a través del entrenamiento, pero este entrenamiento no llevará a formarcampeones si no se tiene el factor genético.GLOSARIOActina: Una de las dos proteínas principales del músculo; constituye los filamentos delgados.Forma los microfilamentos hallados en la mayoría de las células eucariontes.Bastones: Células fotosensibles (fotorreceptores) en la retina encargadas de la visión en blanco ynegro.Conos: Fotorreceptores responsables de la visión del color.Miofibrilla: Unidad polimérica de actina o miosina en un músculo.Miosina: Una de las dos proteínas principales del músculo, forma los ligamentos gruesos.Placa motora terminal: Área modificada sobre la membrana de una célula muscular donde seforma una sinapsis con una neurona motora.Rodopsina: Fotopigmento utilizado en el proceso visual de transducción de fotones de luz encambios en el potencial de membrana de las células fotorreceptoras.Sarcómero: Unidad contráctil de un músculo esqueléticos.Transducción: Transformación de un estímulo (por ejemplo: energía luminosa, ondas de presióndel sonido, estimulantes químicos o eléctricos) en potenciales de acción. 19
  • 20. Preguntas de selección múltiple1. El retinal se forma a partir de la vitamina A) A B) B6 C) C D) D E) E2. Al contraerse los músculos ciliares I) permiten la visión cercana. II) los ligamientos suspensorios disminuyen la tensión sobre el cristalino. III) el cristalino aumenta su diámetro central y su poder de convergencia. A) Solo I. B) Solo I y II. C) Solo I y III. D) Solo II y III. E) I, II y III.3. Los bastones, a diferencia de los conos I) se ubican en la fóvea II) participan de la visión lateral. III) poseen un alto umbral de excitación. A) Solo I. B) Solo II. C) Solo III. D) Solo I y II. E) I, II y III.4. En la banda H del sarcómero se encuentra la (el) A) actina. B) miosina. C) troponina. D) tropomiosina. E) complejo actina-miosina.5. La presbicia es una patología provocada por A) globo ocular alargado. B) globo ocular acortado. C) cristalino poco elástico. D) cristalino poco transparente. E) falla del drenaje del humor acuoso. 20
  • 21. 6. Se puede afirmar que en la contracción y relajación muscular, el Ca ++ I) se libera al sarcoplasma cuando se despolariza el sarcolema. II) se almacena, en condiciones de reposo, en el retículo sarcoplásmico. III) permite que queden al descubierto los sitios de unión actina-miosina. A) Solo I. B) Solo II. C) Solo III. D) Solo II y III. E) I, II y III.7. Los receptores de CO2 y de concentración de H+ sanguíneos se denominan A) osmorreceptores. B) quimiorreceptores. C) mecanorreceptores. D) barorreceptores. E) termorreceptores.8. Se define como transducción al proceso que permite el funcionamiento de un receptor sensorial. Dicho proceso consiste en I) transmitir la energía del estímulo al sistema nervioso. II) transformar la energía del estimulo en potenciales nerviosos propagados. III) generar neurotransmisores que viajen por vía sanguínea al sistema nervioso. A) Solo I. B) Solo II. C) Solo III. D) Solo I y II. E) Solo II y III.9. Los receptores nos permiten captar estímulos para poder percibir determinadas sensaciones. ¿Cuál de ellos está incorrectamente asociado? A) Barorreceptor  presión sanguínea B) Quimiorreceptor  pH sanguíneo C) Propioceptor  dolor visceral D) Mecanorreceptor  equilibrio E) Exteroceptor  sonido10. NO corresponde a una proteína que estructura al sarcómero A) actina. B) tubulina. C) miosina. D) troponina. E) tropomiosina. 21
  • 22. 11. En el bulbo raquídeo se encuentra(n) receptores para el (la) I) pH sanguíneo. II) temperatura sanguínea. III) concentración de CO2 sanguíneo. Es (son) correcta(s) A) solo I. B) solo II. C) solo III. D) solo I y III. E) I, II y III.12. La carencia de vitamina A puede provocar A) presbicia. B) cataratas. C) nictalopía. D) glaucoma. E) astigmatismo.13. En el campo visual izquierdo y derecho, una persona solo puede percibir imagen de las zonas que se representan en blanco. De acuerdo a esta información, es correcto afirmar que corresponde a una lesión en el (la) A) quiasma óptico. B) cintilla óptica derecha. C) nervio óptico derecho. D) nervio óptico izquierdo. E) cintilla óptica izquierda.14. La relajación de los músculos ciliares implica para el cristalino I) disminución de la convexidad. II) acomodación para la visión cercana. III) tensión de los ligamentos suspensorios. Es (son) correcta(s) A) solo I. B) solo II. C) solo III. D) solo I y III. E) I, II y III 22
  • 23. 15. Los receptores primarios utilizan una sola célula que detecta el estímulo y a la vez propaga el potencial. Entre estos se encuentran los receptores I) de los cambios de posición del cuerpo. II) de la visión. III) del olfato. Es (son) correcta(s) A) solo I. B) solo II. C) solo III. D) solo I y III. E) solo II y III. 23
  • 24. RESPUESTASPreguntas 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Claves A E B B C E B B C B D C A D D DMDO-BM13Puedes complementar los contenidos de esta guía visitando nuestra Web http://www.pedrodevaldivia.cl/ 24