Instituto Inmaculada Concepción Valdivia Departamento de Ciencias y Educación Tecnológica Biología Profesora: Daniela Bermúdez Rodríguez GUÍA DE APRENDIZAJE BIOLOGÍA II MEDIO Objetivos Capacidad: Razonamiento lógico, analizar Valor: libertad Actitud: autodisciplina, autonomía Destrezas: Sintetizar, indagar, reconocer, inferir, interpretar, determinar, identificar. Contenido: Organización del Sistema Endocrino. El sistema endocrino es uno de los sistemas principales que tiene el cuerpo para comunicar, controlar y coordinar el funcionamiento del organismo ya que trabaja con el sistema nervioso y el reproductivo, y con los riñones, intestinos, hígado y con la grasa, para ayudar a mantener y controlar los niveles de energía del cuerpo, la reproducción, el crecimiento y desarrollo, el equilibrio interno de los sistemas del cuerpo (llamado homeostasis), las reacciones a las condiciones al ambiente (por ejemplo, la temperatura), al estrés y a las lesiones y la reproducción sexual (gonadotrofinas) entre otras. El sistema endocrino desempeña estas tareas por medio de una red de glándulas y órganos que producen, almacenan o secretan ciertas hormonas. Glándulas endocrinas: Son órganos de estructura glandular, sin conducto excretor, altamente vascularizadas, que vierten su secreciones directamente a la sangre. Como la sangre puede ser considerada parte del medio interno, a estas glándulas también se les llama glándulas de secreción. No todas las glándulas del organismo son endocrinas. Existen también glándulas exocrinas, como las glándulas salivales, las glándulas lacrimales y las glándulas mucosas, entre muchas otras, que se caracterizan por presentar un conducto excretor por donde las secreciones que produce son vertidas a una cavidad (la boca, el tubo digestivo, etc.) o al exterior del cuerpo, como las glándulas sebáceas y sudoríparas. El sistema endocrino está formado básicamente por las siguientes glándulas endocrinas (que secretan sus productos a la sangre) La hipófisis o pituitaria, que ha sido considerada la glándula maestra del sistema endocrino, por que prácticamente controla la acción de todas las demás glándulas del sistema; sin embargo, desde que se sabe que ella está bajo el control del hipotálamo, se discute tal nominación. Las hormonas: Son sustancias químicas producidas por las glándulas endocrinas, las cuales tienen un efecto específico en tejidos que están más o menos alejados desde donde son secretadas. Las hormonas son mensajeros químicos transportados por la sangre desde todas las partes del organismo. Constituyen las señales con que el sistema endocrino ejerce su función regulatoria. Las hormonas son sustancias muy potentes, actúan en pequeñísimas concentraciones, produciendo grandes efectos sobre los órganos, cuya función modifican. Por ser señales regulatorias, las hormonas no son secretadas en forma continua, sino intermitentemente, de acuerdo con la intensidad de estímulos específicos, sobre la glándula correspondiente, adaptándose así a diversas circunstancias fisiológicas. Comunicación hormonal: De acuerdo a la forma de liberar ciertas sustancias al medio células endocrinas, paracrinas y autocrinas. Cuando una hormona secretada por una glándula viaja por el torrente sanguíneo: - y actúa sobre un lugar lejano en el organismo: Acción endocrina. - y actúa sobre células que están muy cercanas, dentro del mismo tejido: Acción paracrina. - y actúa sobre la misma célula que la produjo: Acción autocrina. Receptores: Los tejidos "diana o blanco" son aquellos que contienen los receptores específicos y resultan afectados por una hormona. La especificidad de las hormonas y su capacidad para identificar el blanco son posibles gracias a la presencia de receptores en las células efectoras. Clásicamente se ha denominado receptor a la entidad celular de naturaleza proteica que une específicamente una determinada hormona, y como consecuencia de tal unión, inicia una serie de procesos a nivel celular que, en última instancia, determinan la respuesta fisiológica. 1 Por lo tanto, poseen dos características fundamentales: Capacidad de reconocer al mensaje e interactuar con él. Capacidad de activar la secuencia de eventos que conducen a la respuesta celular. Los receptores hormonales se encuentran situados en la superficie de las células o en el interior de las mismas (citoplasma y núcleo). Todos o casi todos los receptores hormonales son proteínas, además, cada receptor suele ser específico para una única hormona; ello determina que hormona actuará sobre un tejido particular. La hormona (H) y receptor (R) forman un complejo (HR), iniciándose una cadena de respuestas químicas específicas en las células de los tejidos. Esta acción puede ser: La activación de enzimas en la célula blanco. Interacción con el núcleo celular, estimulando la síntesis de una nueva proteína. Secreción de otra hormona Feedback o retroalimentación: La secreción hormonal está regulada según las necesidades del organismo, por un mecanismo de retroalimentación (Feedback). La hipófisis es sensible a las fluctuaciones de concentración de algunas de las principales hormonas que circulan en la sangre. Si la concentración de algunas de esas hormonas disminuye, la hipófisis aumentará la secreción de hormonas estimuladoras o tróficas que actuarán sobre la glándula correspondiente para nivelar el descenso. Lo contrario ocurrirá si la concentración hormonal en la sangre es superior a lo normal. A esto se le denomina feedback negativo. Glándulas del Sistema Endocrino Hipotálamo: Es una estructura del cerebro, que contiene algunas células especializadas en la producción de ciertas hormonas. Es el vínculo principal entre los sistemas nervioso y endocrino. Secreta neurohormonas (factores liberadores) que actúan estimulando a la hipófisis en la secreción de hormonas tróficas, que son transportadas por la sangre a diversas glándulas, tales como la tiroides, corteza suprarrenal y gónadas. Estas glándulas producirán distintos tipos de hormonas que, además de actuar en el cuerpo, retroalimentarán a la hipófisis y al hipotálamo, regulando su actividad y equilibrando así las secreciones respectivas de estos dos órganos y de la glándula destinataria. El hipotálamo es la fuente de por lo menos nueve hormonas. Estas hormonas actúan estimulando o inhibiendo la secreción de otras hormonas por parte de la hipófisis anterior. Además de producir hormonas liberadoras que actúan sobre el lóbulo anterior de la hipófisis, el hipotálamo produce las hormonas antidiurética (ADH) y oxitocina, que son almacenadas en el lóbulo posterior de la hipófisis y liberadas desde allí. (Ver figura siguiente) El hipotálamo y la hipófisis (o glándula pituitaria) forman una unidad funcional conocida como eje hipotalámico hipofisiario, que coordina una buena parte de la actividad del sistema endocrino. Hipófisis o pituitaria: Se encuentra bajo la influencia directa del hipotálamo. Según las hormonas que reciba del hipotálamo, la hipófisis produce hormonas tróficas que, a su vez, estimulan a las glándulas blancas para que produzcan otras hormonas. La glándula hipófisis a veces se denomina la "glándula maestra" porque ejerce gran influencia en los otros órganos del cuerpo. Su función es compleja e importante para el bienestar general. Está dividida en tres partes; lóbulo anterior o adenohipófisis, lóbulo medio y lóbulo posterior o neurohipófisis. 1) La adenohipófisis o lóbulo anterior de la hipófisis produce dos tipos de hormonas: Tróficas y no tróficas. Hormonas tróficas: Estimulan la secreción de otras glándulas endocrinas y son: Hormona estimulante de la tiroides (TSH por sus siglas en inglés) o tirotrofina: estimula la glándula tiroides para que produzca hormonas tiroideas, las cuales, a su vez, regulan el metabolismo del cuerpo, la energía, el crecimiento y el desarrollo, y la actividad del sistema nervioso. Hormona adrenocorticotrofina (ACTH por sus siglas en inglés): Estimula la producción de cortisol por las glándulas suprarrenales. Cortisol se denomina una "hormona del estrés" porque es esencial para sobrevivir. Ayuda a mantener la presión arterial y los niveles de glucosa en la sangre. Hormona folículo estimulante (FSH por sus siglas en inglés): Fomenta la maduración de espermatozoides en los testículos y estimula a los ovarios a producir estrógenos. 2 Hormona luteinizante (LH por sus siglas en inglés): Regula la secreción de testosterona en los hombres y la progesterona en las mujeres. Además provoca la ovulación en las mujeres. Hormonas no tróficas: Actúan directamente sobre las células blanco. Somatotrofina o (STH por sus siglas en inglés) u hormona del crecimiento: Estimula el crecimiento infantil ya que es responsable del crecimiento de huesos y cartílagos, y es importante para mantener una composición corporal saludable. En adultos también es importante para mantener la masa muscular y ósea. Puede afectar la distribución de grasa en el cuerpo. Prolactina (PRL por sus siglas en inglés): Estimula la secreción láctea de las glándulas mamarias en la mujer después del parto y puede afectar los niveles hormonales de los ovarios en las mujeres y de los testículos en los hombres. 2) La neurohipófisis o lóbulo posterior de la hipófisis libera dos hormonas (las produce el hipotálamo): Hormona occitocina: actúa sobre los músculos del útero, estimulando las contracciones durante el parto. Facilita la salida de la leche como respuesta a la succión del bebé. Hormona vasopresina o antidiurética (ADH por sus siglas en inglés): controla la cantidad de agua excretada por los riñones e incrementa la presión sanguínea. Es una hormona que favorece la reabsorción de agua en el nefrón. 3) El Lóbulo medio de la hipófisis secreta una hormona Hormona estimulante de los melanóforos (MSH por sus siglas en inglés): Promueve la síntesis de melanina en las células pigmentarias o melanocitos. GLÁNDULA MIXTA: El páncreas Se encuentra detrás del estómago y que ayuda al cuerpo a mantener niveles saludables de azúcar (glucosa) en la sangre. Al pensar en el páncreas se le asocia al sistema digestivo. Las secreciones exocrinas pancreáticas, están representadas por enzimas y bicarbonato (jugo pancreático), secretados a través de los conductos pancreáticos, y facilitan la digestión de los alimentos en el duodeno. La porción endocrina, en cambio, secreta dos hormonas proteicas que participan en la homeostasis de la glucosa: insulina y glucagón. El análisis microscópico del páncreas permite reconocer más de un millón de agrupaciones celulares conocidas como Islotes de Langerhans, que deben su nombre en honor a l investigador que las observó por primera vez. Los Islotes están formados por dos clases de células alfa y beta. Las células alfa sintetizan glucagón y las células beta producen insulina, ambas hormonas intervienen en la regulación de la glucosa en la sangre (glicemia). La insulina estimula la entrada de azúcar (glucosa) a la célula, especialmente en el hígado y tejido muscular, para que se transforme en glucógeno (forma en que se almacena de la glucosa). Se produce así una disminución de azúcar en la sangre, por lo que se dice que es una hormona hipoglicemiante. Por el contrario, el glucagón ejerce un efecto contrario a la insulina: estimula la descomposición del glucógeno en el hígado y la liberación de la glucosa hacia los vasos sanguíneos, es decir, es una hormona hiperglicemiante. Como resultado de los mecanismos de retroalimentación se mantiene un nivel de 3 glucosa casi constante en la sangre (alrededor de 1 g/L), independiente de la cantidad de azucares ingeridos. Si hay un exceso de glucosa, esta se almacena principalmente en el hígado y en los músculos en forma de glucógeno. Si falta glucosa, el glucógeno almacenado se transforma en glucosa, que pasa a la sangre. Como se observa en la figura a tu izquierda, cuando existen altos niveles de glucosa en la sangre, el páncreas libera insulina, permitiendo a las células del cuerpo tomar la glucosa. Si hay bajos niveles de glucosa se producirá la secreción de glucagón por el páncreas, liberando así glucosa al torrente sanguíneo. Como resultado de estos dos sistemas de retroalimentación se mantiene un nivel casi constante de glucosa en la sangre. Hiposecreción del páncreas y diabetes: La diabetes es una enfermedad en la que el cuerpo es incapaz de usar y almacenar apropiadamente la glucosa, lo que provoca su permanencia en la sangre en cantidades superiores a las normales. Esta circunstancia altera, en su conjunto, el metabolismo de los hidratos de carbono, los lípidos y las proteínas, es el principal trastorno del páncreas. La diabetes es una enfermedad que afecta el modo en que el cuerpo humano utiliza la glucosa, la forma principal de azúcar en sangre. La glucosa proviene de los alimentos que consumimos y es la mayor fuente de energía necesaria para estimular las funciones del cuerpo humano. Después de consumir una comida, su organismo desmenuza los alimentos y los transforma en glucosa y otros nutrientes que son absorbidos en el flujo sanguíneo desde el tracto gastrointestinal. El nivel de glucosa en la sangre sube después de una comida y pone en funcionamiento al páncreas que genera la hormona insulina y la libera en el flujo sanguíneo. Pero en las personas con diabetes, el cuerpo está impedido de producir o reaccionar a la insulina adecuadamente. La insulina trabaja como una llave que abre las puertas de las células y permite el ingreso de la glucosa. Sin la insulina, la glucosa no puede llegar hasta las células (las puertas permanecen "cerradas" y no hay una llave) de manera que se queda en el flujo sanguíneo. Como resultado, el nivel de azúcar en la sangre alcanza niveles más altos de lo normal. Los niveles elevados de azúcar representan un problema porque pueden provocar varios problemas de salud. Existen dos tipos principales de diabetes: tipo 1 y tipo 2. Ambos tipos de diabetes hacen que los niveles de azúcar sean más elevados que lo normal. Sin embargo, ambos pueden provocar ese efecto de distintas maneras. Glándula suprarrenal: Se encuentran ubicadas en la parte superior de cada riñón. Cada glándula suprarrenal posee dos órganos endocrinos diferenciados. La parte exterior se llama la corteza adrenal y la parte interior o central, se llama la médula adrenal. Las hormonas de la corteza adrenal son esenciales para sostener la vida; las de la médula adrenal no lo son. La corteza adrenal: produce Glucocorticoides (tales como el cortisol) que ayuda al cuerpo a controlar el azúcar en la sangre, aumentar el consumo de proteína y grasa, y responder a factores estresantes tales como la fiebre, las enfermedades graves y lesiones. Minerocorticoides (tales como la aldosterona) que controlan el volumen de sangre y ayudan a regular la presión arterial actuando sobre los riñones para ayudarles a retener suficiente sal y fluido. Algunas hormonas sexuales (andrógenos y estrógenos), que son importantes para algunas de las características sexuales secundarias tanto en los hombres como las mujeres. Dos trastornos importantes causados por problemas en la corteza adrenal son el síndrome de Cushing (un exceso de cortisol) y la enfermedad de Addison (una deficiencia de cortisol). La médula adrenal: produce Epinefrina (adrenalina), la cual es secretada por los extremos de los nervios y aumenta el ritmo cardíaco, dilata las vías respiratorias para aumentar la cantidad de oxígeno y aumenta el flujo de sangre a los músculos, generalmente cuando la persona está asustada, emocionada o bajo estrés. Norepinefrina también se fabrica en la médula adrenal pero esta hormona está asociada con el mantenimiento de actividades normales en vez de reacciones de emergencia. Demasiada norepinefrina puede elevar la presión sanguínea. Glándula tiroides y paratiroides La tiroides es una pequeña glándula dentro del cuello, situada adelante de la traquea y abajo de la laringe. Las hormonas tiroideas controlan el metabolismo, que es la capacidad del cuerpo de desintegrar los alimentos y almacenarlos en forma de energía, y convertir los alimentos en productos de desperdicio, liberando energía en el proceso. La tiroides produce tres hormonas: 4 -T3 (llamada triyoditironina) -T4 (llamada tiroxina o tetrayodotironina) -Calcitonina Las hormonas T3 y T4 (hormonas tiroideas), Estas dos hormonas regulan todos los aspectos del metabolismo del cuerpo, el proceso de transformación de los alimentos en energía. La calcitonina, contribuye al mantenimiento de los niveles de calcio sérico (en la sangre). La producción de hormonas tiroideas consta de varias fases y está controlada por la hormona estimulante de la tiroides (TSH) y por la hormona liberadora de TSH. El principal mecanismo regulador de T3 y T4, es el sistema de retroalimentación. Los trastornos de la tiroides resultan de la deficiencia o exceso de la hormona tiroidea. Cuando la glándula tiroides es hiperactiva (hipertiroidismo), produce demasiada cantidad de hormonas, lo que acelera el metabolismo del cuerpo. Algunos síntomas de esta afección son: Bocio exoftálmico: inflamación detrás de los ojos, la cual causa protuberancia de los mismos, aumento del ritmo cardíaco acelerado, presión sanguínea elevada, pérdida de peso aunque hubiera aumento de apetito y menor tolerancia a los ambientes cálidos. Los síntomas del hipotiroidismo (deficiencia de hormona) incluyen pérdida de energía, reducción del ritmo cardíaco, piel reseca, estreñimiento y sensación de frío a todo momento. En los niños, el hipotiroidismo comúnmente conduce a un atraso en el crecimiento. Los bebés que nacen con hipotiroidismo pueden tener un atraso en el desarrollo y retraso mental si no se tratan. En los adultos, esta deficiencia muchas veces causa aumento de peso. Puede producirse un crecimiento de la tiroides o bocio. La glándula paratiroides Situadas detrás de la glándula tiroides hay cuatro glándulas paratiroides. Éstas fabrican las hormonas que ayudan a controlar los niveles de calcio y fósforo en el cuerpo. Las paratiroides son necesarias para una formación ósea apropiada. En reacción a una deficiencia de calcio en la dieta, las paratiroides fabrican la hormona paratiroidea (PTH por sus siglas en inglés) que toma el calcio de los huesos para que esté disponible en la sangre para conducción en los nervios y contracción de los músculos. Si las paratiroides se extraen durante una operación de la tiroides, el nivel de calcio bajo en la sangre producirá síntomas tales como un ritmo cardíaco irregular, espasmos musculares, hormigueo en las manos y los pies y, posiblemente, dificultad para respirar. Hormonas vegetales: * Auxinas * Giberelinas * Citoquininas * Ácido Abscísico * Etileno Las primeras tres son de tipo estimuladoras y las últimas dos de tipo inhibidoras. Auxinas Son las primeras hormonas vegetales en ser descubiertas. Tanto si son sintéticas como naturales son las responsables de los siguientes procesos: 1. Dominancia del brote principal e inhibición de la ramificación lateral 2. Estimulación del crecimiento apical de toda la planta 3. Diferenciación de los vasos conductores (xilema y floema) 4. Inhibición de la caída de las hojas y de los frutos 5. Estimulación de la formación de raíces adventíceas (Importante en la plantación de esquejes) 6. Tropismos Citoquininas Son hormonas que están relacionadas principalmente con los procesos de división celular (mitosis), aunque también actúan a otros niveles como: 1. Transporte de sustancias a nivel de floema 2. Estimulación de la pérdida de agua por transpiración 3. Retraso de la senescencia (envejecimiento) de las hojas 4. Activación del crecimiento de las yemas laterales 5. Eliminación de la dormición que presentan las yemas y semillas de algunas especies 6. Estimulación de la formación de tubérculos en patata 5 Giberelinas Las giberelinas se encuentran en cantidades particularmente abundantes en órganos jóvenes de las plantas, especialmente en los puntos de crecimiento del vegetal (zonas apicales) y en las hojas jóvenes en proceso de formación. 1. Sustitución de las necesidades de frío o de día largo requeridas por muchas especies para la floración. 2. Inducción de la partenocarpia en algunas especies de frutales. 3. Eliminación de la dormición que presentan las yemas y semillas de numerosas especies de vegetales. 4. Retraso en la maduración de ciertos frutos, especialmente los cítricos. 5. Inducción del alargamiento de los entrenados en los tallos. Ácido Abscísico También llamada (ABA) es la última hormona descubierta por los fisiólogos en las plantas. 1. Regulación de la apertura estomática, de modo que una aplicación exógena de dicha hormona comporta el cierre de los estomas. 2. Dormición de yemas y semillas. 3. Abscisión de hojas y frutos. 4. Inhibición de la síntesis de RNA y proteínas. 5. Inhibición del crecimiento de muchas partes de la planta. Etileno Se conoce desde hace mucho tiempo que cantidades muy pequeñas de este gas afectan al crecimiento vegetal: senescencia y abscisión de las hojas, así como la maduración de algunos frutos. Es la única hormona vegetal conocida, hasta el momento, que se presenta en estado gaseoso en condiciones normales de presión y temperatura. Si consideramos a toda la planta, nos daremos cuenta que la mayor cantidad de etileno se sintetiza a nivel de las flores y frutos. 1. Estimulación del crecimiento de las raíces. 2. Inhibición del transporte de auxinas en el interior de la planta. 3. Estimulación de la síntesis de algunos enzimas o la liberación de alfa-amilasa ya formada, por ejemplo, en granos de cereales durante la germinación. 4. Inducción de la maduración de los llamados frutos climatéricos. Maduración anticipada de algunos frutos (plátano, tomate, cítricos, etc...) mediante la aplicación de etileno. 5. Eliminación de la dormición de yemas y de algunos órganos vegetativos, tales como bulbos y tubérculos. EJERCICIOS Actividad 1: Sintetizar información referente a las hormonas hipofisiarias anotando el lóbulo al que pertenece, el nombre de la hormona y la función en una tabla de tres entradas en tu cuaderno, trabajando con autodisciplina. Actividad 2: Indagar en Internet sobre los tipos de Diabetes existentes, cómo se producen y sus efectos sobre el organismo, anotando tus registros en el cuaderno, trabajando con autodisciplina. Actividad 3: Reconocer información referente a la glándula páncreas, respondiendo las siguientes preguntas en tu cuaderno, trabajando con autonomía. ¿Qué es la glicemia?. ¿Cuáles son las principales hormonas que regulan la glicemia? ¿Dónde se sintetiza la hormona insulina? ¿En qué órgano blanco ejerce su acción la insulina? ¿Cómo se regula esta hormona? ¿Cuáles son los principales efectos corporales que ejerce la hormona insulina?. ¿Dónde se sintetiza la hormona glucagón? ¿En qué órgano blanco ejerce su acción? ¿Cómo se regula esta hormona? ¿Cuáles los principales efectos corporales que ejerce la hormona glucagón. ¿Qué participación tiene el hígado en la regulación de la glicemia? Actividad 4. Indagar en Internet sobre el lsíndrome de Cushing y la enfermedad de Addison, anotando tus registros en el cuaderno, trabajando con autodisciplina. Actividad 5: Inferir a partir de la imagen el significado de los siguientes conceptos, anotando tus respuestas en los espacios disponibles 1. Hormona: 2. Célula endocrina: 3. Célula Blanco o diana 4. Efecto fisiológico 6 Actividad 6: Interpretar información a partir de la imagen de la hormona del crecimiento respondiendo las preguntas planteadas en los espacios disponibles, trabajando con autodisciplina 1. ¿Dónde se produce la hormona del crecimiento? 2. ¿Sobre qué órgano blanco actúa esta hormona? 3. ¿Cómo se regula? 4. ¿Cuáles son los principales efectos corporales de la hormona del crecimiento Actividad 7: Determinar si las afirmaciones son verdaderas o falsas, justificando las falsas si corresponde, anotando una Vo F en el espacio disponible: a) ____Los receptores para las hormonas lipídicas se encuentran en la membrana de la célula. b) ____El Sistema nervioso y endocrino cumplen funciones antagónicas. c) ____Los receptores que se encuentran en las células son específicos para reconocer a cada hormona. d) ____El hipotálamo es una estructura del cerebro con exclusiva función endocrina (función neuroendocrina) e)____Tejido blanco es aquel formado por tejido adiposo que otorga un aspecto blanquecino. f) ____Los factores hipotalámicos viajan por el sistema portal hipotálamo – hipófisis. (adenohipofisis) Actividad 8: Reconocer la función de las siguientes glándulas, anotando la letra en el espacio correspondiente. Glándula a. Tiroides b. Paratiroides c. Páncreas d. Suprarrenal e. Hipófisis Función ____Mantención de la glicemia ____Liberación de cortisol ____Control del metabolismo ____Libera TSH ____Control de la calcemia Actividad 9: Identificar el concepto faltante sobre las hormonas y sus efectos en el cuerpo humano, anotando tu respuesta en el espacio disponible, trabajando con autodisciplina. 7