La función de relación de los animales. Receptores y efectores

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Nervio
Ampolla de Lorenzini
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Poros
La función de relación de los animales.
Receptores y efectores
1 Los estímulos y las respuestas
2 Los órganos de los sentidos
en invertebrados
3 Los órganos de los sentidos
en vertebrados
4 La respuesta motora.
El aparato locomotor
5 La respuesta secretora.
Las glándulas
Para cualquier animal, percibir el medio
que le rodea y poder responder
a sus características y a los cambios
que se producen en él, es una de sus funciones
más básicas. Es importante para
su supervivencia, para su alimentación,
para su reproducción, etc.
Percibir el medio se realiza gracias
a las estructuras sensoriales, entre
las que se encuentran los órganos
de los sentidos. Aunque los más conocidos
son los cinco que poseemos las personas,
no son los únicos; existe una enorme variedad
de estructuras sensitivas en el reino animal.
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Diario de la Ciencia
Descubren el origen del sexto sentido de los tiburones
Un equipo de investigadores de las universidades de Florida y Luisiana (EE. UU.)
ha descubierto, en marzo de 2006, cómo se desarrolla el sentido por el que los tiburones pueden
detectar campos eléctricos.
El tiburón gato manchado
(Scyliorhinus canicula) es
uno de los pocos animales
con capacidad electrosensorial. Un equipo de investigadores ha identificado un
conjunto de células embrionarias, denominadas cresta
neural, como el origen de esta capacidad.
Los investigadores han
analizado tiburones gato y
han observado que, durante el proceso de desarrollo
embrionario, ciertas células
de la cresta neural se desplazan hacia la cabeza del tiburón, donde forman pequeños
órganos llamados ampollas
de Lorenzini, que son canales llenos de gelatina, abiertos en un poro de la piel del
hocico.
Estos órganos permiten a
los tiburones percibir campos eléctricos tan débiles como el producido por la contracción de un músculo.
Gracias a ello, pueden detectar las señales eléctricas generadas por presas escondidas en la arena del fondo oceánico. Además, les
permite orientarse durante
las grandes migraciones,
ya que también pueden detectar el campo magnético terrestre.
Recuerda y contesta
Gracias a la función de relación, los organismos perciben
estímulos y responden a ellos.
Se considera estímulo a todo aquello que provoque
una respuesta por parte de un ser vivo.
Los animales pueden responder frente a un estímulo
por medio de un movimiento (respuesta motora)
o de la secreción de alguna sustancia (respuesta secretora).
La función de relación de los animales. Receptores y efectores
F
Pon varios ejemplos de estímulos.
F
Explica que respuesta puede tener un animal frente
a cada uno de los estímulos de la cuestión anterior.
F
La producción de sudor es una respuesta frente
a un estímulo. Nombra un estímulo que pueda producir
esta respuesta. ¿Se trata de una respuesta motora
o secretora? ¿Qué tipo de secreción es?
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1 Los estímulos y las respuestas
La capacidad de reaccionar ante estímulos constituye la base de la función de relación. La facultad de percibir estímulos se denomina sensibilidad. Los animales
pueden tener sensibilidad frente a estímulos físicos y químicos. Además estos estímulos pueden provenir tanto del exterior como del interior del propio organismo.
El conjunto de respuestas que un animal desarrolla frente a los estímulos, principalmente externos, constituye el comportamiento.
Por otro lado, las respuestas a determinados estímulos, principalmente internos,
son las responsables de la homeostasis*, gracias a la cual los organismos se acomodan y adaptan a los cambios.
1.1. Receptores
En los animales, las estructuras encargadas de recibir los estímulos se llaman receptores. Por tanto, los receptores son los que obtienen la información de las condiciones de su entorno y de las condiciones internas del animal, manteniéndolo informado de su estado y situación.
Los receptores pueden estar formados por una o varias células especializadas. Los
más sencillos son simples terminaciones nerviosas o células aisladas, especializadas y en contacto directo con neuronas.
Los receptores del dolor son terminaciones
nerviosas libres, distribuidas por todo
el cuerpo de los animales, interna
y externamente. En general se denominan
nociceptores y son sensibles a cualquier
estímulo que sobrepase una determinada
intensidad.
*Homeostasis: Tendencia de cualquier
sistema biológico a mantenerse
en equilibrio dinámico mediante
el funcionamiento de sistemas
reguladores.
*pH: Característica química
de una sustancia, que informa sobre su
grado de acidez o basicidad. Los valores
de pH menores de 7 corresponden
a ácidos; los valores mayores
de 7, a bases, y un valor de pH igual a 7
corresponde a una sustancia neutra.
En otras ocasiones, los receptores se encuentran situados en estructuras más complejas que facilitan la recepción de los estímulos y protegen a los elementos receptores. En estos casos constituyen los órganos de los sentidos.
Los receptores se pueden clasificar de muchas formas. Dependiendo de la procedencia del estímulo que capten pueden ser:
• Exterorreceptores. Son aquellos que captan información proveniente del medio externo del animal.
• Interorreceptores. Son sensibles a informaciones del interior del organismo.
A su vez se pueden clasificar en:
– Propiorreceptores. Informan sobre la postura, la tensión muscular, etc. Se
encuentran distribuidos en los músculos, tendones y articulaciones.
– Viscerorreceptores. Informan de la actividad visceral y los cambios en
el medio interno, por ejemplo, variaciones de temperatura, pH* o concentración de gases (O2 y CO2). Se localizan diseminados por todo el organismo.
En función del estímulo al que son sensibles, se diferencian:
• Quimiorreceptores. Son sensibles a estímulos de naturaleza química. Por
ejemplo, receptores olfativos y gustativos.
• Termorreceptores. Informan sobre variaciones de temperatura. Por ejemplo,
los corpúsculos de Krause y los de Ruffini de la piel de vertebrados.
• Fotorreceptores. Detectan estímulos luminosos. Por ejemplo, receptores de la
visión.
• Mecanorreceptores. Son sensibles a estímulos mecánicos tales como variaciones de presión, roces, sonidos, etc. Por ejemplo, receptores del tacto y la
audición.
Todos los receptores se caracterizan por su alta especificidad, es decir, que cada
receptor es sensible únicamente a un estímulo determinado, mientras que no es
capaz de percibir otros tipos de estímulos.
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1.2. Percepción
Cuando un animal recibe un estímulo a través de un receptor, este lo transforma
en una señal nerviosa que es enviada a un centro nervioso. En estos centros, las
señales nerviosas son procesadas y se interpreta la información que llevan, por
tanto, es en los centros nerviosos donde se perciben las sensaciones captadas
por medio de los receptores.
Así, por ejemplo, es el oído el que recibe el estímulo auditivo (onda sonora), pero
son los lóbulos temporales del cerebro los que interpretan la señal que reciben a
través del nervio auditivo. De esta forma, son los lóbulos temporales los que interpretan la información y perciben las sensaciones auditivas.
1.3. Efectores
Una vez que el centro nervioso correspondiente ha recibido e interpretado la información, la procesa y elabora una respuesta adecuada al tipo de estímulo percibido. Aunque algunos estímulos no implican ninguna respuesta por parte del animal, muchos de ellos hacen que el animal responda de alguna manera.
Cuando el animal responde a un estímulo, los centros nerviosos envían una señal,
en forma de impulso nervioso, a través de los nervios, hacia los órganos efectores, que son los encargados de llevar a cabo la respuesta.
La ceguera puede estar causada
por una disfunción en los ojos, los órganos
de recepción del estímulo visual,
por una afección en el área del cerebro
encargada de interpretar la información
o por una disfunción del nervio óptico.
La respuesta de un animal puede ser de dos tipos:
Receptor
Centro nervioso
Luz intensa.
El ojo capta
el estímulo.
El cerebro percibe el estímulo
y elabora la respuesta
adecuada.
Los músculos
cierran los
párpados.
F
Estímulo
Efector múscular
F
• Respuesta motora. Implica un movimiento. Los órganos efectores de este tipo
de respuestas son los músculos, que se contraen o relajan cuando reciben un
impulso nervioso. Esta contracción o relajación provoca el movimiento de alguna parte del animal.
• Respuesta secretora. Implica la secreción de alguna sustancia. Los órganos
efectores son las glándulas, que se encargan de producir y secretar diferentes
sustancias químicas cuando reciben los impulsos nerviosos correspondientes.
Efector glándular
Las glándulas
producen
lágrimas.
F
Actividades
1 ¿Qué tipo de respuestas están más relacionadas con el comportamiento, las motoras
o las glandulares? ¿Y con la homeostasis?
2 La ceguera puede ser debida a una malformación del ojo o a un fallo del cerebro.
¿Puede haber alguna otra causa, relacionada con la forma de enviar la información?
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2 Los órganos de los sentidos
Cnidario
en invertebrados
Mancha ocular
Platelminto
Fotorreceptores
Los órganos de los sentidos son estructuras, más o menos complejas, que agrupan los receptores correspondientes a un determinado tipo de estímulo. Algunos
órganos de los sentidos, principalmente los más evolucionados, tienen estructuras anexas que cumplen una doble función: por un lado, facilitan y matizan la
percepción de los estímulos y, por otro, protegen a los receptores.
2.1. Órganos de la visión
Son los órganos en los que se agrupan los fotorreceptores. Los más sencillos se encuentran en los cnidarios y son simples manchas oculares localizadas en la superficie del animal. Algo más complejas son las copas oculares características de los
platelmintos.
Copa
ocular
Gasterópodo
Los anélidos y algunos gasterópodos, como los caracoles, presentan órganos de la visión algo más complejos, tipo ocelo, en los que los fotorreceptores se agrupan en una
pequeña cavidad con un cristalino, aunque todavía carecen de estructuras anexas.
En los artrópodos es característica la presencia de dos tipos de ojos:
Ocelo
Cristalino
• Ocelos. Su número es variable y son muy sencillos. Son sensibles únicamente a
las variaciones en la intensidad de la luz.
• Ojos compuestos. Están formados por la unión de muchas estructuras simples
repetidas. Cada una de estas estructuras simples se denomina omatidio. La visión que ofrece este tipo de ojo recibe el nombre de visión en mosaico y es la
suma de lo que se recibe en todos los omatidios.
En los crustáceos se presentan dos ojos compuestos localizados sobre pedúnculos
móviles.
Ojo
compuesto
Omatidio
Lente
Células
retinulares
Células
pigmentarias
Los cefalópodos tienen ojos en cámara muy
parecidos a los de vertebrados. Está formado
por un globo ocular en cuyo fondo se agrupan los fotorreceptores, que son de dos tipos:
conos y bastones. Son sensibles tanto a la intensidad de la luz como a sus diferentes longitudes de onda. Es decir, son capaces de
percibir luces y sombras y también colores.
Tienen un cristalino rígido y un iris que regula la cantidad de luz que entra. Algunas especies presentan dos tipos de ojos, uno adaptado a la luz solar y otro a la bioluminiscencia.
2.2. Órganos de la audición
Los omatidios de los ojos compuestos
se aprecian como facetas poligonales
de una estructura en mosaico.
Son los órganos que agrupan los receptores de ondas sonoras, un tipo de mecanorreceptores. En los invertebrados se encuentran los órganos timpánicos, característicos de los insectos. Estos órganos derivan de las aberturas traqueales correspondientes al sistema respiratorio de estos animales.
Están formados por una membrana que vibra cuando recibe las ondas sonoras. Los
receptores reciben esta vibración y envían la información al cerebro del insecto.
La localización de los órganos timpánicos varía de unos insectos a otros. En las moscas se encuentran en las antenas; en los escarabajos, en la pared del abdomen; en las
mariposas, en el tórax; en los saltamontes, en las patas; en las abejas, en las alas; etc.
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2.3. Órganos del equilibrio
Los órganos del equilibrio agrupan mecanorreceptores que informan sobre la posición del animal y sus variaciones. Se denominan estatocistos y se encuentran
en todos los grupos de invertebrados de vida libre, a partir de los cnidarios.
Cilios
Los estatocistos están constituidos por una cavidad hueca, tapizada internamente
por células receptoras, provistas de cilios hacia el interior. Dentro de la cavidad
se encuentra una pequeña estructura esférica de cristales o masas calcáreas, llamado estatolito, que se mueve libremente.
El movimiento de la esfera cristalina, o las masas calcáreas, es detectado por las células receptoras, gracias a la presión ejercida sobre los cilios internos. El mensaje
es transmitido por los nervios hacia los centros nerviosos y, de este modo, el animal permanece informado sobre su estado de equilibrio y movimiento, lo que le
permite orientarse y desplazarse.
Su localización es variada en los diferentes grupos de invertebrados. En las medusas se localizan en el borde de la umbrela*; en los moluscos, cerca de los ojos; en
la mayoría de los artrópodos, en las antenas; etc.
Células
receptoras
Estatolito
Fibras
nerviosas
*Umbrela: Cuerpo en forma de paraguas
de las medusas.
2.4. Órganos del gusto y del olfato
Estos dos sentidos están muy interrelacionados. En ambos casos, los receptores
son sensibles a sustancias químicas que se encuentran en el medio.
Todos los invertebrados presentan quimiorreceptores, incluso los cnidarios más
sencillos, en los que aparecen dispersos por la superficie corporal.
Los receptores del gusto se localizan, en general, próximos a las estructuras bucales y se relacionan con la función de nutrición.
Los receptores olfativos tienen una localización más variada, ya que están relacionados con varias funciones, como el apareamiento (reproducción), la captura de
presas (alimentación), el reconocimiento del territorio (relación), e incluso con la
comunicación entre individuos de la misma especie.
2.5. Órganos del tacto
Las antenas de las mariposas están formadas
por una serie de anillos recubiertos
de hoyuelos, donde se encuentran
los receptores de los sentidos del tacto
y del olfato. Además proporcionan equilibrio
y orientación en el vuelo.
Estos órganos agrupan receptores de varios tipos: térmicos, mecánicos, químicos,
nocirreceptores…
En general, estos receptores no se agrupan en órganos concretos, y corresponden a
neuronas poco diferenciadas distribuidas por todo el cuerpo del animal. A pesar
de esto, en algunos grupos destaca la función táctil de determinados órganos, por
ejemplo, los tentáculos de los moluscos y los palpos de los artrópodos. Algunos
insectos, como las hormigas, y algunos crustáceos, como los cangrejos, tienen
muy desarrollado este sentido también en sus antenas.
En los moluscos existen unas células quimiorreceptores y táctiles, localizadas en la
superficie de los tentáculos, mediante las cuales pueden determinar ciertas características químicas del agua. En los nautilos estas células están agrupadas en un
órgano especial de su cavidad paleal, denominado osfradio.
Actividades
3 Haz una relación de diferentes órganos de los sentidos que se puedan encontrar
en un artrópodo.
4 ¿Qué grupo de invertebrados presenta unos ojos más parecidos a los de vertebrados?
Describe su estructura.
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3 Los órganos de los sentidos
en vertebrados
*Visión estereoscópica: Tipo de visión
que permite distinguir las distancias
a las que se encuentran los objetos.
Se produce gracias a que las
informaciones que recibe el cerebro
de cada ojo son diferentes. Esto permite
al cerebro una percepción de las
imágenes en tres dimensiones (3D).
Los órganos de los sentidos de los vertebrados son estructuras más complejas
que las correspondientes a los invertebrados. El proceso de cefalización de los
vertebrados ha implicado que la mayoría de los órganos de los sentidos se localicen en la cabeza.
3.1. Órganos de la visión
En los vertebrados, los fotorreceptores se agrupan en ojos de tipo cámara, localizados a ambos lados de la cara.
El ojo en cámara está formado por el globo ocular y los órganos anexos. La estructura del globo ocular es muy similar en todos los grupos de vertebrados.
Humor vítreo
Nervio
óptico
Cristalino
Córnea
Retina
Pupila
Coroides
Humor
acuoso
Iris
Esclerótica
Los ojos en posición lateral permiten
un amplio campo de visión.
Los ojos de los peces son los más sencillos y carecen de párpados. Los de los anfibios son parecidos, aunque sí tienen párpados.
En los reptiles existen glándulas lacrimales que mantienen húmedo el globo
ocular. La capa esclerótica está endurecida y en la retina se acumulan conos y
bastones. Presentan dos párpados horizontales y una membrana nictitante
transparente (tercer párpado), que se encuentra entre los párpados y el ojo, se
pliega perpendicularmente a los otros párpados y protege la córnea. En las serpientes, los párpados están soldados, por lo que no parpadean.
En las aves, la vista está muy desarrollada. Su agudeza visual se debe a la presencia de zonas con una gran concentración de fotorreceptores (fóveas) en la retina.
Muchas aves tienen los ojos en posición lateral, lo que les permite tener un amplio
campo de visión. En otros casos, como búhos, lechuzas, etc., los ojos se encuentran en posición frontal, lo que reduce el campo visual pero aumenta el área de visión estereoscópica*. Tienen dos párpados y membrana nictitante.
Los ojos en posición frontal aumentan
el área de visión estereoscópica.
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Los mamíferos tienen los ojos en posición lateral, excepto en los primates que son
frontales, lo que permite la visión estereoscópica. En el borde de los párpados
presentan pestañas, que protegen de la entrada de partículas. Algunos mamíferos,
como los felinos, tienen desarrollada la membrana nictitante.
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3.2. Órganos de la audición
El órgano donde se encuentran los receptores de la audición es el oído, que alcanza gran desarrollo en las aves y los mamíferos.
El oído de los peces está formado únicamente por un oído interno, que detecta vibraciones del agua, donde el sonido se transmite más rápidamente que en
el aire.
Los anfibios presentan una cavidad timpánica, limitada exteriormente por el
tímpano, y que conecta con la faringe por la trompa de Eustaquio.
Los reptiles tienen un complejo oído interno y un oído medio en el que se amplifican las ondas sonoras. El tímpano conecta con el oído interno mediante una
columnilla. En el caso de las serpientes no existe cavidad timpánica, por lo que
realmente carecen del sentido de la audición. Algunos, como los cocodrilos, tienen
además un conducto auditivo externo.
Los anfibios carecen de pabellón auditivo.
Órgano de Corti
Las aves tienen un sentido de la audición muy agudo. Presentan conducto auditivo externo y las trompas de Eustaquio conectan con el paladar.
En los mamíferos, por fuera del conducto auditivo externo se presentan pabellones auriculares (orejas), que son expansiones externas que ayudan a localizar la
procedencia del sonido. En muchas especies, las orejas son orientables.
Oído
externo
Oído
medio
Oído
interno
Caracol
Canales
semicirculares
Nervio
Canal
coclear
Otolito
Crestas
Sáculo
y utrículo
Endolinfa
Células
ciliadas
Tímpano
Pabellón
auditivo
Conducto
auditivo
externo
Trompa
de Eustaquio
Células
ciliadas
3.3. Órganos del equilibrio
Este órgano se encuentra en el oído interno. Su mayor complejidad se da en mamíferos, en los que está formado por los canales semicirculares y los órganos
otolíticos: sáculo y utrículo.
Los canales semicirculares son tres conductos en cuyo interior hay crestas con células ciliadas sensibles al movimiento de la endolinfa que rellena el interior. Informan sobre los movimientos de giro de la cabeza.
El sáculo y el utrículo son cavidades, tapizadas por células ciliadas receptoras, en
cuyo interior hay esferitas calcáreas (otolitos) que se mueven junto con la endolinfa. Informan sobre el equilibrio del cuerpo y sus movimientos.
La función de relación de los animales. Receptores y efectores
Actividades
5 ¿Tendrías visión estereoscópica
si solo utilizaras un ojo?
6 ¿Tienen orejas los mamíferos
acuáticos? Explica cuál puede
ser la causa.
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3.4. Órganos del gusto y del olfato
En los vertebrados, el sentido del gusto y el del olfato están íntimamente ligados,
especialmente en los animales terrestres, en los que las sensaciones gustativas se
complementan con las olfativas, dado que los receptores del gusto y del olfato
se encuentran muy próximos, en cavidades interconectadas.
Los quimiorreceptores del gusto se agrupan en los botones gustativos, que deben
permanecer húmedos, ya que las sustancias químicas a las que son sensibles estos
receptores deben estar en disolución.
En los peces, los botones gustativos se encuentran en muchas partes del animal:
boca, faringe, aletas y barbas. En el resto de vertebrados se localizan en el interior
de la boca y en la lengua, que están permanentemente húmedas, gracias a la saliva.
Los quimiorreceptores del olfato se encuentran en el interior de las cavidades nasales, localizados sobre la mucosa que está en contacto directo con el medio (aire
o agua) en el que vive el animal.
En los reptiles, la lengua integra receptores
gustativos y táctiles. Además, la utilizan para
captar las partículas del aire e introducirlas
en la boca, donde estimulan los receptores
olfativos.
Los peces poseen una única cavidad, cubierta internamente por receptores, que
comunica con el exterior a través de poros. El resto de vertebrados posee dos fosas nasales, conectadas al exterior por dos orificios, a través de los cuales inhalan el aire que necesitan para la respiración. El interior de las fosas nasales está
tabicado y cubierto por una mucosa, llamada pituitaria, que es de dos tipos:
roja, encargada de filtrar, calentar y humedecer el aire, y amarilla, localizada en
la zona superior y que agrupa los quimiorreceptores. Los receptores envían los
mensajes al bulbo olfatorio que lo transmite al nervio olfatorio y a través de él
hasta el cerebro.
Bulbo olfatorio
Pituitaria
amarilla
Nervio
olfatorio
Pituitaria
roja
Papila
gustativa
Células
sensoriales
Fosa nasal
Botón
gustativo
Lengua
Actividades
7 Los peces viven en el agua.
Explica la relación entre este hecho
y que los botones gustativos
se localicen en la zona externa
del cuerpo.
Fibra
nerviosa
Superficie
de la lengua
3.5. Órganos del tacto
8 ¿Qué diferencias existen entre
la pituitaria roja y la amarilla?
El sentido del tacto agrupa sensaciones provenientes de varios tipos de receptores:
térmicos, mecánicos, químicos, nociceptores…
9 En las personas, los receptores
táctiles no se distribuyen por igual
en todas las partes del cuerpo.
Menciona tres partes con una gran
sensibilidad táctil.
Estos receptores se encuentran distribuidos por toda la piel del animal e informan
de estímulos externos. Su distribución no es homogénea, así existen concentraciones de receptores específicos en zonas concretas del animal especializadas en determinadas sensaciones. Por ejemplo, en la piel de los labios de los mamíferos
existe una alta concentración de receptores táctiles y térmicos.
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3.6. Otros órganos de los sentidos
Existen algunos órganos de los sentidos que son exclusivos de determinados grupos de animales. Los receptores que agrupan están relacionados con la función
que desarrollan.
• Línea lateral. Es un órgano que presentan peces y larvas de anfibios. Se puede
identificar como una línea longitudinal a cada lado del animal.
Estas líneas están formadas por la sucesión de pequeños poros que atraEscama
viesan las escamas y conectan con un largo tubo lleno de fluido que recorre los flancos del animal, por debajo de la piel. El interior de los tubos está tapizado por células ciliadas, capaces de captar hasta las más
pequeñas vibraciones del agua.
Mediante este órgano, los peces y las larvas de anfibios pueden detectar las corrientes y la presión del agua, percibiendo así su posición, la
profundidad a la que se encuentran, o incluso la presencia de otros
animales en sus proximidades.
Poro
Canal
Nervio
• Foseta facial. Se trata de un órgano termosensitivo que se presenta en algunas
serpientes, como la serpiente de cascabel.
Está formado por dos estructuras localizadas entre los ojos y la boca. En ellas
se encuentran receptores capaces de captar las radiaciones infrarrojas, es decir, el calor emitido por otros cuerpos. Esto les permite detectar la presencia de
otros animales aun cuando no pueden verlos.
• Ampollas de Lorenzini. Son órganos que integran receptores capaces de detectar variaciones en los campos eléctricos. Se presentan en la parte inferior del
morro de determinados peces condrictios, como algunos tipos de tiburones.
También se han encontrado este tipo de receptores localizados en la línea lateral
de un pez del género Gymnarchus, que vive en el Nilo.
Gracias a estos receptores, los animales pueden percibir las pequeñas corrientes
eléctricas asociadas a la contracción muscular, lo que les permite detectar la presencia de animales ocultos.
Además de estos, existen órganos de los sentidos
capaces de detectar otros tipos de estímulos. Por
ejemplo, algunos animales que realizan largas
migraciones son capaces de orientarse gracias a
su capacidad para percibir el campo magnético
terrestre.
Ultrasonido
Cerebro
Otros animales son capaces de detectar las ondas producidas por el eco. Para ello, emiten un
ultrasonido de baja frecuencia que, al chocar
con un objeto, produce un eco que puede ser
detectado. Esto les permite orientarse y desplazarse incluso en la oscuridad. Esta capacidad recibe el nombre de ecolocalización y la presentan, por ejemplo, los murciélagos y los delfines.
Eco
Oído interno
Actividades
La ecolocalización proporciona a los delfines
un sistema sensorial muy preciso, gracias
a su capacidad de utilizar una amplia forma
de emisiones sonoras y a su sensible audición.
10 ¿Qué le ocurriría a un pez si le taponásemos los orificios que forman la línea lateral?
11 ¿Qué nombre reciben los receptores capaces de detectar campos eléctricos? ¿Qué animales
los presentan y dónde?
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4 La respuesta motora.
El aparato locomotor
Las respuestas motoras están ligadas, básicamente, al comportamiento de los
animales.
Son respuestas que implican algún tipo de movimiento. Pueden ser movimientos
sin desplazamiento, como cerrar los párpados, o con desplazamiento del animal,
como caminar o volar. Los órganos efectores de estas respuestas son los músculos.
Los músculos forman el sistema muscular que se asocia al sistema esquelético,
en los animales que lo poseen, constituyendo el aparato locomotor.
4.1. Sistema muscular
Los anélidos son invertebrados sin esqueleto,
presentan músculos cuyas contracciones
hacen que el animal se desplace. El sistema
es muy parecido a los movimientos
peristálticos que hacen avanzar el alimento
en el tubo digestivo.
*Miocardio: Pared muscular que forma
el corazón.
El sistema muscular está formado por órganos muy similares, que son los músculos. Estos son órganos formados por tejido muscular, constituido por células alargadas llamadas fibras musculares. El citoplasma de estás células presenta gran
cantidad de miofilamentos, principalmente actina y miosina, gracias a los cuales
tienen capacidad contráctil.
Los músculos de vertebrados e invertebrados son muy parecidos. En general se
pueden clasificar en dos tipos:
• Músculo estriado. En este tipo, los miofilamentos se agrupan en unidades
morfológicas y fisiológicas llamadas sarcómeros, en los que la actina y la miosina se disponen formando una estriación transversal a las fibras musculares. Son
músculos de contracción rápida. Se pueden diferenciar tres tipos:
– Músculo esquelético de vertebrados. Son los asociados al sistema esquelético. Su contracción es rápida, voluntaria y poco resistente a la fatiga.
– Músculo cardíaco. Corresponde al que forma el miocardio*. Morfológicamente es muy parecido al músculo esquelético, aunque su contracción es involuntaria y es muy resistente a la fatiga.
– Músculo estriado de invertebrados. Su funcionamiento y composición es
muy similar al de vertebrados, aunque presenta algunas diferencias morfológicas. La organización de los miofilamentos es muy variada y da lugar a
distintos tipos de estriación, desde la más parecida al músculo estriado de
vertebrados hasta un músculo de estriación oblicua, típico de algunos
invertebrados. En este último, los miofilamentos se disponen formando bandas que no son perpendiculares al eje principal de la fibra muscular.
• Músculo liso. Los miofilamentos no tienen la misma disposición que en el estriado, por lo que no presentan estriación aparente cuando se observan al microscopio. Su contracción es lenta, involuntaria y muy resistente a la fatiga.
Constituyen la musculatura asociada a los órganos internos, como la capa muscular de los vasos sanguíneos, los músculos del estómago, del intestino, etc.
Actividades
12 ¿Por qué se denomina «músculo esquelético» al músculo estriado de vertebrados?
13 El sistema nervioso central controla los músculos estriados, mientras que el sistema
nervioso vegetativo controla los músculos lisos. ¿Existe algún tipo de músculo estriado
controlado por el sistema nervioso vegetativo?
14 ¿Qué tipo de músculo produce los movimientos peristálticos del esófago?
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4.2. Sistema esquelético
El sistema esquelético constituye el componente estático del aparato locomotor,
mientras el sistema muscular es la parte dinámica.
Aunque los invertebrados no corresponden a un grupo con carácter taxonómico,
se caracterizan por la ausencia de vértebras y muestran una gran variedad en cuanto a la presencia de esqueleto*. La mayoría no tienen sistema esquelético, aunque
sí poseen estructuras duras, que pueden localizarse externa o internamente.
Los poríferos tienen pequeñas espículas de espongina, que es una sustancia elástica y dura, formada por una proteína fibrilar, que les confiere cierta consistencia y
mantiene la forma corporal.
Los cnidarios con forma de medusa tienen el cuerpo blando, con una fina cubierta elástica, mientras muchos pólipos se recubren de una estructura calcárea externa, que en el caso de los corales puede llegar a acoger millones de individuos y
alcanzar un gran tamaño.
Los moluscos gasterópodos segregan desde el manto una concha externa, formada por sales cálcicas, que les protege. En general, suele estar enrollada en espiral, excepto en las babosas, que presentan una placa interna situada por encima de
la cavidad respiratoria.
Los moluscos bivalvos se caracterizan por presentar dos conchas o valvas articuladas, que se cierran fuertemente gracias a la acción de dos potentes músculos
aductores, lo que mantiene al animal en el interior de la valvas protegido de sus
depredadores.
Algunos moluscos cefalópodos, como la sepia, presentan una concha interna de
carácter calcáreo, denominada pluma o jibia.
Estas estructuras duras de los moluscos van creciendo de forma concéntrica según
aumenta el tamaño del animal.
Los equinodermos, como los erizos, tienen un esqueleto interno formado por
placas calcáreas duras unidas.
Los artrópodos, como los insectos, presentan un esqueleto externo (exoesqueleto)
que los recubre. El exoesqueleto está formado por quitina, una sustancia dura y
ligera, y está constituido por unidades independientes que se articulan entre sí, lo
que permite una gran movilidad al animal, mientras protege sus órganos internos
y evita su desecación. En los artrópodos, los músculos se unen internamente al
exoesqueleto, para realizar los movimientos de los apéndices.
Los vertebrados poseen un esqueleto interno formado por estructuras duras denominadas huesos. El esqueleto está formado por tejido óseo cuya sustancia intercelular está compuesta principalmente por sales de calcio.
Los peces condrictios tienen un esqueleto más blando, formado por tejido cartilaginoso, por lo que se les conoce como peces cartilaginosos.
4.3. Movimientos
El sistema muscular y el esquelético funcionan conjuntamente para llevar a cabo
el movimiento del animal.
Los huesos se unen unos a otros por las articulaciones, que en algunos casos permiten sus movimientos. Los huesos se mueven gracias a la acción combinada de
los músculos.
El movimiento que se realiza depende de la posición del músculo, del tipo de articulación y de otros músculos implicados. Los principales movimientos que ejecutan los músculos son: flexión, extensión, abducción, aducción, elevación, depresión, supinación y pronación.
La función de relación de los animales. Receptores y efectores
*Esqueleto: Aunque es un término
ambiguo, se utiliza para designar
al conjunto de piezas duras y resistentes,
que pueden estar articuladas entre sí
y que da consistencia y sostiene
el cuerpo de los animales, protegiendo
sus partes blandas.
Músculo
aductor
posterior
Músculo
aductor anterior
En los moluscos bivalvos los músculos
aductores dejan una marcada señal
en la zona interna de la concha donde
se unen.
Actividades
15 Los erizos presentan un esqueleto
por debajo de su cubierta externa.
¿Por qué si tienen un esqueleto
interno no se consideran
vertebrados?
16 Además de los insectos, ¿qué otros
grupos de animales tienen
exoesqueleto?
17 ¿Qué tipo de vertebrados no tienen
esqueleto óseo?
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5 La respuesta secretora. Las glándulas
Además de la respuesta motora, los animales pueden responder a un estímulo mediante la secreción de sustancias. En este tipo de respuestas, los órganos efectores
son glándulas. Son respuestas ligadas, básicamente, a la homeostasis de los animales.
Dependiendo de la naturaleza de las sustancias que producen y del lugar al que las
vierten, se distinguen tres tipos de glándulas:
Ciertas sustancias volátiles de las cebollas
irritan la conjuntiva del ojo. Este estímulo
provoca una respuesta secretora
de las glándulas lacrimales para proteger
el ojo.
• Glándulas de secreción externa. También se llaman glándulas exocrinas. Las
sustancias que producen son variadas, por ejemplo, sudor, enzimas digestivas, saliva, etc. Vierten su secreción al exterior del cuerpo o a una cavidad que mantiene
contacto con el exterior. Las glándulas salivales, las sudoríparas, las lacrimales y
las glándulas digestivas del estómago son ejemplos de glándulas exocrinas.
• Glándulas de secreción interna. También se llaman glándulas endocrinas.
Las sustancias que producen son las hormonas, compuestos orgánicos formados por proteínas, lípidos, derivados de aminoácidos, etc., que regulan muchas
funciones corporales. Las hormonas son vertidas a la circulación sanguínea, y
efectúan su acción a distancia de donde se han producido, sobre células u órganos muy concretos, denominados órganos diana. El tiroides, las glándulas suprarrenales y la hipófisis son ejemplos de glándulas endocrinas.
• Glándulas de secreción mixta. Son glándulas con doble función, tanto exocrina como endocrina. El páncreas es una glándula mixta, con una parte exocrina
que segrega jugo pancreático al interior del duodeno, y una parte endocrina que
segrega insulina y glucagón a la sangre.
En los invertebrados, además de las glándulas endocrinas, son abundantes las
neuronas secretoras, que son células neuronales que segregan un tipo de hormonas denominadas neurohormonas.
5.1. Feromonas
Tanto los vertebrados como los invertebrados segregan un tipo de sustancias, llamadas feromonas, que expulsan al exterior y actúan sobre otros animales, generalmente de su misma especie.
La naturaleza química de las feromonas es muy variada, se producen en pequeñas
cantidades y son captadas por quimiorreceptores. Pueden encontrarse mezcladas
en otras sustancias excretadas, como por ejemplo en el sudor o en la orina.
Las feromonas producidas por las hembras
durante la época fértil atraen a los machos
de su especie.
Las feromonas intervienen, en general, en funciones relacionadas con el comportamiento, tales como la señalización de un territorio o la localización de individuos del otro sexo.
En invertebrados pueden intervenir incluso en procesos de desarrollo y diferenciación individual. Como en el caso de una feromona que segrega la abeja reina de
cada colmena que atrae al resto de las abejas en torno a ella y, además, impide que
se desarrollen los ovarios de las obreras y que construyan nuevas celdas reales.
Actividades
18 La bilis es producida por el hígado y se vierte al interior del tubo digestivo, concretamente
al duodeno. Entonces, ¿por qué se considera una secreción exocrina?
19 ¿Qué estructuras producen neurohormonas?
20 Si las feromonas se vierten al exterior del cuerpo, ¿se trata de una secreción exocrina
o endocrina?
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Laboratorio
Disección de un ojo de cordero
Los ojos de todos los mamíferos tienen una estructura muy similar. Las capas del globo ocular y las estructuras que controlan la cantidad
de luz que entra y el enfoque de las imágenes son muy parecidas y fáciles de ver en una disección rápida y sencilla.
Objetivos
Material necesario
• Practicar técnicas de disección.
• Analizar la anatomía de un órgano sensorial,
identificando sus partes.
– Ojo de cordero (se puede
conseguir fácilmente
en una carnicería)
– Tijeras con punta fina
– Bandeja de disección
– Material de dibujo
Desarrollo
Zona
de corte
1. Colocamos el ojo sobre la bandeja de disección y comprobamos que no presenta ninguno
de los elementos anejos (pestañas, restos de párpados…). En caso de mantener alguno,
lo eliminaremos para tener exclusivamente el globo ocular.
2. Identificaremos algunas de las partes que se pueden observar externamente: conjuntiva,
iris, pupila y nervio óptico, principalmente. Podemos realizar un dibujo anatómico en el
que señalaremos cada una de las partes que hemos identificado.
3. Sujetando el globo ocular con los dedos, cogeremos un pellizco en la parte media
de la conjuntiva que nos permita realizar un pequeño corte con las tijeras, tal como
muestra la fotografía.
Conjuntiva
Iris
4. Introducimos ligeramente la punta de las tijeras y poco a poco dividimos el globo en dos
mitades, de manera que en una quede la parte del iris, y en la otra, la salida del nervio
óptico (ver fotografía).
5. Damos la vuelta a ambas mitades y veremos que de una de ellas se desprende el cristalino
(se observa como una bolita transparente) rodeado de los músculos ciliares (se observan
como una serie de hilillos negros radiales alrededor del cristalino). En una de las mitades
podremos ver la pupila y en la zona interior de la otra distinguiremos claramente la retina,
de un color irisado.
Cristalino
6. Completaremos la disección con varios dibujos de los diferentes componentes del ojo.
Músculos
ciliares
Humor vítreo
Retina
Cristalino
Cristalino
Pupila
Retina
Nervio óptico
Cristalino
Humor
vítreo
Músculos
ciliares
Humor vítreo
Practica
21 Realiza dibujos esquemáticos de cada uno de los pasos
del procedimiento.
22 ¿Qué función tienen los músculos ciliares que rodean
el cristalino? ¿Crees que esa función guarda relación
con la disposición que se observa en la disección?
La función de relación de los animales. Receptores y efectores
23 Al cortar el globo ocular en dos mitades, además
del cristalino se esparce un líquido transparente de
consistencia gelatinosa. ¿Cómo se llama ese líquido?
24 ¿Observaríamos las mismas estructuras si realizáramos
la disección de un ojo de vaca?
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Actividades de repaso
25 Indica qué tipo de receptores (exterorreceptores o
33 ¿Qué es un osfradio? ¿En qué animales se pueden encontrar?
interorreceptores) informan a un animal de los siguientes
estímulos.
a) Dolor
d) Hambre
b) Luz solar
e) Cantidad de O2 en sangre
c) Sonidos
f) Temperatura externa
34 Copia el siguiente esquema del globo ocular de un vertebrado.
C
B
D
A
26 ¿Qué tipo de receptores integran los siguientes órganos
E
de los sentidos?
a) Vista
d) Olfato
b) Oído
e) Tacto
c) Gusto
f) Equilibrio
F
I
G
H
27 ¿Qué diferencia existe entre la recepción de un estímulo
y su percepción?
a) Nombra todas las partes señaladas.
28 El siguiente esquema representa la percepción de un estímulo
b) Indica la función de cada una.
sonoro.
35 ¿Qué vertebrados presentan orejas? ¿Qué función tienen estos
órganos?
36 Explica qué son y dónde se encuentran las siguientes
estructuras y elementos: canales semicirculares, sáculo,
endolinfa y otolitos.
37 ¿Qué diferencias existen entre la pituitaria amarilla y la roja?
38 Copia la siguiente tabla y complétala según el órgano
en el que se encuentre cada elemento.
Elemento
a) Cópialo y añade los siguientes términos en el lugar que
corresponda: estímulo, receptor, centro nervioso y efector.
Pituitaria roja
b) Explica en pocas palabras el proceso completo que ocurre
desde que se produce el estímulo hasta que se lleva a cabo
la respuesta.
Retina
c) ¿Qué órgano es el receptor del estímulo?
Trompa de Eustaquio
Otolitos
Córnea
d) ¿Qué tipo de receptores son los que reciben este estímulo?
Botones gustativos
e) ¿Qué tipo de respuesta se produce? ¿Cuál es el órgano
efector?
Cristalino
29 Los artrópodos se caracterizan por tener dos tipos de ojos.
39 ¿Cómo se denominan los órganos de los tiburones que captan
¿Cuáles son y qué características tiene cada uno?
las variaciones de los campos eléctricos?
30 ¿Qué tipo de ojos tienen los pulpos? ¿Son capaces de reconocer
los colores con ellos?
31 En los invertebrados, los órganos que reciben estímulos sonoros
son los órganos timpánicos. ¿Estos órganos están situados
siempre en la cabeza? Pon ejemplos de sitios en los que se
localizan y en qué animales se
presentan.
32 Copia el siguiente esquema
y nombra las partes
señaladas.
¿Qué son los estatocistos?
¿Qué tipo de receptor son?
¿A qué estímulos son sensibles?
¿De qué informan al animal?
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Órgano
40 ¿Qué aparato es el encargado de llevar a cabo las respuestas
motoras que implican un desplazamiento? ¿Qué sistemas
forman este aparato en los vertebrados? ¿Cuál es su parte activa
y cuál la pasiva?
41 Realiza un cuadro resumen con los tipos de músculos que se
pueden encontrar en los animales. Incluye sus características
morfológicas principales, su tipo de funcionamiento, si es
voluntario o involuntario y en qué tipo de animales se presenta.
B
A
42 Explica qué son las siguientes estructuras, elementos
y sustancias:
C
D
a) Espongina
d) Quitina
b) Esqueleto
e) Valvas
c) Endoesqueleto
f) Pluma o jibia
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Actividades de ampliación
43 Las respuestas de tipo motor son características
del comportamiento animal, y las respuestas secretoras,
características de la homeostasis.
Explica qué es el comportamiento y la homeostasis.
En ocasiones, el comportamiento también puede producir
respuestas secretoras, y la homeostasis, respuestas motoras.
Pon algún ejemplo de estos dos últimos casos.
44 ¿Cuál es la diferencia entre un receptor y un órgano
de los sentidos?
tenemos la sensación de que continuamos girando. Esta
sensación puede incluso llegar a marearnos.
a) ¿Qué órgano informa a nuestro cerebro de que estamos
girando?
b) ¿Dónde se localiza este órgano?
c) Explica brevemente cómo se obtiene y procesa esta
información.
d) ¿Por qué se mantiene la sensación de seguir girando?
45 Los interorreceptores recogen información del interior
del organismo. ¿Qué tipos conoces? ¿Cuál de ellos informa
a un organismo aéreo de una acumulación excesiva de CO2
en la sangre?
46 Algunas personas sordas no tienen enfermedades
ni disfunciones en el oído ni en el lóbulo temporal del cerebro
que les impidan oír. ¿Podrías dar una explicación a este hecho?
47 ¿Qué tipo de estructura está representada en el siguiente
dibujo? ¿Cuál es su función? ¿En qué animales se puede
encontrar? Nombra cada una de las partes señaladas.
A
49 Cuando damos vueltas rápidamente y paramos de golpe,
B
C
D
48 En una experiencia de laboratorio se colocó un pulpo
en una pecera con dos bolas, una verde y otra roja, conectadas
a diferentes sistemas. La bola verde estaba conectada
a un sistema que liberaba alimento cuando se tocaba.
La bola roja producía una pequeña descarga eléctrica
(absolutamente inofensiva, aunque molesta) al tocarla.
Periódicamente se variaba la localización de las bolas, aunque
no el sistema al que estaba conectada cada una.
Al cabo de pocos días, el pulpo evitaba cualquier contacto
con la bola roja y «accionaba» la bola verde siempre que quería
comer.
50 Realiza la siguiente prueba. Tapa los orificios nasales a una
persona con los ojos cerrados, (por ejemplo, pinzando con los
dedos). Dale a probar una cucharadita con canela y pídele que
lo identifique. Si no es capaz, suelta el pinzado de la nariz
y comprueba que entonces lo identifica fácilmente.
a) ¿Por qué no se identifica la canela con la nariz tapada, pero sí
con ella destapada?
b) ¿Qué sentido estimula principalmente la canela, el olfato
o el gusto?
c) ¿Por qué es necesario tener la nariz destapada para percibir
los olores?
d) ¿Por qué están estrechamente relacionados los sentidos
del gusto y del olfato?
e) Hay alimentos que tienen un olor muy agradable pero un
sabor que puede resultar poco agradable, como el limón, que
tiene un aroma muy agradable pero puede resultar
excesivamente ácido. ¿Cómo resulta más agradable tomarlo,
con la nariz tapada o destapada?
f) Cuando tenemos la nariz taponada, por ejemplo por un
resfriado, los alimentos «no saben a nada». Da una
explicacióna este hecho.
51 ¿Cuál es la función de los siguientes órganos, estructuras
y sustancias?
a) Membrana nictitante
b) Fóvea
h) Otolitos
i) Endolinfa
c) Canales semicirculares
j) Pituitaria roja
d) Botones gustativos
k) Foseta facial
e) Bulbo olfatorio
l) Actina y miosina
f) Línea lateral
m) Músculo liso
g) Ampollas de Lorenzini
n) Feromonas
52 Las siguientes fotografías corresponden a estructuras duras
de diferentes animales. Identifica qué es cada una, a qué tipo
de animal corresponde, si se puede considerar un esqueleto,
y si es externo o interno.
B
A
a) ¿Qué demuestra este experimento en cuanto a la capacidad
visual y la estructura ocular de los pulpos?
D
E
C
F
G
b) ¿Qué otras conclusiones se pueden obtener?
c) ¿Cuál era la finalidad de variar la posición de las bolas
periódicamente?
La función de relación de los animales. Receptores y efectores
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Orientaciones para un examen
Realiza un dibujo esquemático del llamado reflejo rotuliano,
en el que se produce la extensión de la pierna al golpear el tendón
inferior de la rótula, cuando está todo el miembro en flexión
y con la pierna colgando.
A continuación, contesta las siguientes cuestiones:
a) Indica cómo se llama al conjunto de elementos que intervienen
en el reflejo.
b) Señala cada uno de los elementos que lo constituyen.
c) Qué ocurriría si hubiese una lesión medular a nivel
de la región dorsal.
Realización de un dibujo esquemático sobre un acto reflejo
Para realizar un dibujo del tipo que se pide en la actividad,
puedes emplear recuadros en cuyo interior escribas
los elementos que quieres representar, por ejemplo: Músculo ,
esta manera es más sencilla que dibujar un músculo esquelético
tal como aparecen en muchos libros. Une los recuadros
mediante flechas para así indicar la relación entre ellos,
y a su vez el sentido de movimiento del impulso nervioso.
a) El reflejo rotuliano se considera un acto reflejo. Al dar el golpe
se deforma el tendón, lo que produce a su vez un pequeño
estiramiento del músculo y, es este el que estimula los
receptores del propio músculo, que a su vez también se contrae
momentáneamente y produce la extensión de la pierna.
El conjunto de elementos que lo forman se llama arco reflejo.
b) Tienes que saber que los elementos que forman el arco
reflejo son siempre los mismos, diferenciándose solamente
en el tipo de receptores y efectores:
1. Para comenzar coloca el receptor sensible al estímulo, en
este caso: receptores musculares. Propiorreceptores.
2. Después, una neurona sensitiva que lleve el estímulo
al sistema nervioso central (médula); en este caso, la
neurona se sitúa en el ganglio raquídeo de la región
lumbar, y las fibras aferentes sensitivas se localizan en la
rama posterior del nervio raquídeo.
3. Una vez el estímulo llega a la médula espinal, sitúa una
neurona de asociación, encargada de la elaboración
de la respuesta, y que en los reflejos más sencillos
a veces falta.
4. La respuesta ahora necesita de una neurona motora
o eferente del asta anterior de la médula, cuyas fibras salen
por la rama anterior del nervio raquídeo.
5. Al final, las fibras motoras llegan al efector, que en este
reflejo es el músculo cuádriceps crural.
c) Si hubiese una lesión de la médula espinal a nivel dorsal, el
reflejo también se produciría, ya que no se precisa de vías
nerviosas que pasen por esa región de la médula, pues la
respuesta a la excitación tiene su origen en una zona
diferente de la médula espinal, y no interviene el encéfalo.
Estímulo
Neurona
sensitiva
Ganglio
Receptores
musculares
Propioceptores
Neurona
de asociación
Médula
Efectores
musculares
Cuádriceps crural
Neurona
motora
Nervio
Movimiento
Fibra aferente
sensitiva
Fibra
eferente
sensitiva
Efector
Propioceptores
Estímulo
Neurona
motora
Neurona
de asociación
Movimiento
Neurona
sensitiva
Practica
53 Ordena los términos siguientes según se realiza el proceso desde que un conductor
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ve un semáforo en rojo hasta que frena el coche:
a) Ojo
e) Vía nerviosa sensitiva
b) Cerebro
f) Presión sobre el pedal de freno
c) Movimiento de los músculos y huesos de la pierna derecha
g) Frenar el coche
d) Semáforo en rojo
h) Vía nerviosa motora
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Aplicaciones de la Ciencia
El prodigioso olfato del perro
Una de las principales características innatas de los perros es el
espectacular desarrollo de su sentido del olfato. Esto les
permite relacionarse con el mundo exterior y percibir
sensaciones que las personas no podemos apreciar.
La capacidad olfatoria del perro es un millón de veces superior a
la de las personas. Mientras nosotros poseemos unos cinco
millones de células olfatorias situadas en una superficie de unos
5 cm2, los perros pueden llegar a poseer 220 millones de células
olfatorias en una superficie de unos 150 cm2. Gracias a ellas, los
perros son capaces de detectar olores que las personas ni siquiera
sabemos que existen, así como identificar olores muy débiles,
incluso cuando son «camuflados» por otros olores.
Sin embargo, el prodigioso olfato de los cánidos no reside solo
en su concentración de células olfatorias, sino también en la
forma en que estas ejercen su función. Cuando el aire entra en
la nariz de un perro se separa en dos corrientes. Por un lado va
hacia los pulmones, como ocurre en el resto de mamíferos,
mientras que por otro se dirige de forma directa a las células
olfatorias, mediante las cuales se perciben los olores y se fijan
en la memoria del animal. De esta forma, cada olor es
reconocido como signo de una circunstancia determinada, y
cada vez que el animal vuelve a percibirlo, reconoce la
circunstancia correspondiente.
La memoria olfativa de un perro dura toda su vida y es
determinante en el comportamiento del animal. Los olores
influyen en su fisiología y en su comportamiento, ya que les
indican dónde están, e incluso quién es quién.
A pesar de tener un olfato muy desarrollado, lo pueden
perfeccionar aún más, y hacerlo más sensible y discriminatorio,
gracias al entrenamiento. De esta forma, las personas podemos
usar la gran capacidad olfatoria canina para detectar explosivos
o drogas, o en equipos de rescate para actuar en caso de
siniestros o catástrofes. Incluso, actualmente existen perros
entrenados que son utilizados para detectar diferentes tipos de
cáncer, como el de pulmón, mama o vejiga, con solo oler el
aliento de los pacientes.
Servicio cinológico de la Guardia Civil
En el año 1982, la Guardia Civil creó el servicio cinológico
con el fin de utilizar determinadas razas de perros para apoyar
sus diferentes unidades operativas. Entre las disciplinas en las
que trabajan, destacan:
• Perros de seguridad y rescate (SYR), dividida asimismo en
cuatro campos: seguridad y protección a personas y
edificios, búsqueda de personas en grandes áreas o espacios
abiertos, búsqueda de personas sepultadas por avalanchas de
nieve, búsqueda de personas sepultadas en catástrofes
naturales como terremotos, inundaciones, derrumbamiento
de edificios, etc.
• Perros detectores de explosivos, para la seguridad
personal, de instalaciones, etc.
• Perros detectores de drogas, que cuenta con tres
subespecialidades experimentales: detectores de alimentos
de riesgo, identificadores de personas y detectores de drogas.
No te lo pierdas
Libros
En la red
F PIERRE LASZLO. ¿Nos hablan los olores?
F www.csd.mec.es/csd/instalaciones/4Cen AltRend/
Editorial Akal
La función de relación de los animales. Receptores y efectores
Centros de alto rendimiento y tecnificación deportiva.
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La coordinación nerviosa
y hormonal de los animales
1 La coordinación y el sistema nervioso
2 El impulso nervioso
y la sinapsis nerviosa
3 El sistema nervioso en vertebrados
4 El sistema nervioso en invertebrados
5 El funcionamiento del sistema
nervioso
6 La elaboración de la respuesta
por el sistema nervioso
7 La coordinación hormonal.
El sistema endocrino
8 Glándulas endocrinas y hormonas
en vertebrados
9 Las hormonas en invertebrados
Las actividades que cualquier animal está
realizando en un momento determinado
son incontables, aunque esté en reposo
absoluto. El palpitar de su corazón,
su respiración, el mantenimiento de la postura…,
son procesos que deben estar coordinados
y regulados para que el funcionamiento global
del organismo sea correcto.
Si el animal no se encuentra en reposo,
por ejemplo, cuando un colibrí está volando,
a las acciones anteriores se le suman otras
muchas, como el control muscular,
la percepción de los objetos próximos, etc.
Estas requieren una alta precisión de
movimientos y una increíble coordinación
por parte de todos los órganos del ave.
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Diario de la Ciencia
Un grupo de científicos resuelven el enigma
del vuelo del colibrí
A principios de 2007, se ha identificado la parte del diminuto cerebro del colibrí que le permite
permanecer suspendido en el aire para libar el néctar de las flores.
Los colibríes, conocidos
por la velocidad con la que
mueven sus alas, su capacidad para volar hacia delante o hacia atrás, o permanecer suspendidos en el aire
mientras se alimentan, han
sido objeto de numerosas
investigaciones. El objetivo
de estos estudios era conocer qué factores morfológicos y metabólicos permiten
al colibrí volar con la precisión de un helicóptero.
Sin embargo, hasta ahora,
ninguno de los estudios había abordado la cuestión de
cuáles eran las especializaciones neurológicas que les
confieren esa capacidad de
vuelo tan original.
Especialistas en Neurología del Departamento de
Psicología de la Universidad de Alberta (Canadá)
han comparado el cerebro
del colibrí, del tamaño de la
punta de un dedo, con el de
otras veintiocho especies de
pájaros. Los científicos trataban de localizar las partes
del cerebro que permiten al
colibrí batir sus alas hasta
unas 75 veces por segundo,
manteniendo una posición
estable mientras se alimenta de las flores, evitando
que incluso las ráfagas de
viento puedan empujarlo.
Estos investigadores han
encontrado que, en el colibrí, el núcleo específico
del cerebro encargado de
detectar movimientos en el
campo visual, es de dos a
cinco veces más grande que
en cualquier otra especie.
Este núcleo confiere estabilidad a los movimientos
del ojo, habilidad que, a su
vez, posibilitaría que el pequeño pájaro estabilice sus
movimientos. El sistema visual del colibrí mantendría
su vuelo estático gracias a
que las neuronas del núcleo, conectadas a otros
centros de la región visual
del cerebro, actuarían como un preciso detector,
compensando las perturbaciones y registrando con
exactitud los movimientos
de las flores agitadas por el
viento.
Recuerda y contesta
Todos los procesos vitales no se realizan de forma
independiente, sino que están coordinados.
Los animales tienen capacidad de reacción frente
a los estímulos del medio externo, siendo la base
de su comportamiento. También reaccionan ante
variaciones del medio interno, manteniendo sus constantes
dentro de determinados límites.
La coordinación nerviosa y hormonal de los animales
F
¿Sabes cómo coordinan sus funciones los animales?
F
¿Conoces los sistemas que intervienen?
F
¿Cómo se llama, en los animales, la capacidad
de reaccionar frente a estímulos del medio ambiente?
F
¿Puedes explicar cómo mantienen constante
el medio interno?
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1 La coordinación y el sistema nervioso
Las diferentes funciones de los seres vivos se realizan de forma coordinada. Los
sistemas que se encargan de la relación y coordinación en los animales son el sistema nervioso y el hormonal o endocrino.
Coordinación nerviosa
Coordinación hormonal
Se lleva a cabo por impulsos nerviosos de naturaleza
electroquímica.
La información se lleva específicamente a un punto de un órgano
concreto.
Su acción es rápida y precisa, pero su efecto decrece inmediatamente.
Existen células encargadas de esta función, llamadas neuronas,
distribuidas por todo el organismo.
Se efectúa mediante la producción de sustancias químicas,
denominadas hormonas.
La información llega a células u órganos determinados,
llamados diana.
Es de acción lenta y el efecto se mantiene durante largos periodos.
La producción de hormonas se realiza en órganos especializados
llamados glándulas endocrinas.
Ambos sistemas se encuentran muy relacionados y tienen muchos puntos de conexión, como la existencia de órganos neurohormonales.
1.1. La coordinación nerviosa. Sistema nervioso
El principal componente del sistema nervioso es el tejido nervioso, que está altamente especializado para la conducción de los impulsos nerviosos entre las diversas partes del cuerpo.
La función básica de este sistema es codificar la información recibida de los receptores, transmitirla y procesarla para que se produzca una respuesta apropiada. En
el sistema nervioso destacan dos tipos celulares: las neuronas y las células de
glía. Estás células pueden formar diferentes estructuras: fibras nerviosas, nervios, ganglios y centros nerviosos.
1.1.1. Neuronas
La neurona es la unidad funcional y estructural del sistema nervioso. Produce y
transmite impulsos nerviosos.
Las neuronas tienen forma estrellada y se pueden clasificar en:
El tejido nervioso está formado
fundamentalmente por neuronas.
• Monopolares. Con un solo axón.
• Bipolares. Con dos únicas prolongaciones, una de ellas actúa de axón.
• Multipolares. Con un único axón y muchas dendritas.
Cuerpo celular o soma. Parte ensanchada en la que se
encuentra el núcleo y los principales orgánulos
citoplasmáticos. Contiene gran cantidad de neurofibrillas que
se disponen también en las prolongaciones del citoplasma y
los denominados gránulos de Nissl, constituidos por retículo
endoplasmático rugoso.
Dendritas. Prolongaciones citoplasmáticas
cortas, y muy ramificadas, que conducen el
impulso nervioso hacia el cuerpo celular.
Axón. Llamado también cilindro-eje, es una prolongación larga
que se ramifica en su extremo. Transmite el impulso nervioso
desde el cuerpo celular hacia otra neurona.hacia el cuerpo celular.
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1.1.2. Células de glía
También llamadas células gliales, realizan funciones de nutrición, relleno, aislamiento y sostén de las neuronas. Existen distintos tipos celulares:
• Astrocitos. De aspecto estrellado y con numerosas ramificaciones, en sus extremos se ensanchan para apoyarse en los capilares.
• Oligodendrocitos. Son más pequeñas que las anteriores y con menos prolongaciones. Tienen un núcleo muy ovalado.
• Microglía. Son poco numerosas, con el cuerpo alargado y muchas ramificaciones. Se cree que tienen función fagocitaria.
• Células de Schwann. Son células de sostén que envuelven los axones de las
neuronas fuera del sistema nervioso central. Su membrana es rica en un lípido
llamado mielina.
Astrocito
Oligodendrocito
Microglía
Célula de
Schwann
1.1.3. Fibras, nervios, ganglios y centros nerviosos
Los axones de las neuronas se encuentran asociados a las células de Schwann formando fibras nerviosas, que pueden ser de dos tipos:
• Fibras mielínicas. Formadas por un solo axón y varias células de Schwann rodeándolo en capas concéntricas, lo que forma la vaina de mielina. Entre dos
células de Schwann consecutivas existen estrangulamientos sin mielina llamados nódulos de Ranvier.
• Fibras amielínicas. Constituidas por varios axones que quedan recubiertos por
evaginaciones de las células de Schwann, sin formar capas concéntricas.
Fibra mielínica
Fibra amielínica
Célula de
Schwann
Estructura de un nervio
Célula de
Schwann
Axón
Axones
Las fibras nerviosas se pueden agrupan constituyendo los nervios, que quedan
protegidos por varias capas de tejido conjuntivo, denominadas perineuro y epineuro.
Los cuerpos de las neuronas pueden quedar, a su vez, agrupados en estructuras
denominadas ganglios, que junto con los nervios forman el sistema nervioso periférico.
Ganglio
Perineuro
Epineuro
Cuando los cuerpos neuronales se asocian en el sistema nervioso central de vertebrados originan los centros nerviosos.
Actividades
1 ¿Cuál es la función de las neuronas? ¿Qué tipos de neuronas existen según
sus prolongaciones?
2 Señala las diferencias entre los ganglios y los centros nerviosos.
Célula de Schwann
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Axón
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2 El impulso nervioso
y la sinapsis nerviosa
El impulso nervioso es un mensaje, de naturaleza electroquímica, que se transmite por las neuronas. Puede originarse en el propio sistema nervioso o en los órganos receptores. El mecanismo por el que se propaga es el siguiente:
Membrana neuronal con potencial
de reposo.
Na⫹
Na⫹
Tras un estímulo se crea un potencial
de acción.
K⫹
Na⫹
⫹
Na⫹
K
– En condiciones normales, una fibra nerviosa en reposo está polarizada; en el exterior de su membrana hay una gran cantidad de cationes (⫹), y en el interior,
un predominio de aniones (⫺). Esta distribución crea una diferencia de carga
entre ambos lados de la membrana, que produce un potencial eléctrico o potencial de reposo. La diferencia de potencial, entre un lado y otro de la membrana, es muy pequeña, de ⫺70 mV. La membrana plasmática actúa de aislante
e impide que se cree corriente eléctrica entre el exterior y el interior.
– Un cambio en la distribución de aniones y cationes, dentro y fuera de la
membrana de las neuronas, inicia el impulso nervioso. Cuando el axón es
estimulado se provoca la alteración local de la permeabilidad de la membrana, y entran muchos iones Na⫹. Esto hace que el interior se cargue positivamente, y el exterior, negativamente en ese punto, y se registra una inversión
muy breve de la polaridad. Esta inversión crea una variación brusca de la diferencia de potencial que se denomina potencial de acción.
– Las áreas contiguas al punto donde se ha producido la despolarización se ven
afectadas por corrientes de cargas positivas hacia el interior, produciéndose
nuevos potenciales de acción en estas zonas. La propagación del potencial de
acción se debe a la propagación de estas corrientes, y originan una onda de despolarización que viaja a lo largo de la neurona, constituyendo el impulso nervioso.
– Después, la neurona vuelve a repolarizarse mediante una onda de repolarización que se debe a la salida de iones K⫹ desde el interior.
El potencial de acción avanza
por la membrana neuronal.
K⫹
K⫹
Na⫹
Na⫹
El potencial avanza y las zonas anteriores
se repolarizan.
2.1. Características del impulso nervioso
Los impulsos nerviosos son la manera en la que se transmite la información por el
sistema nervioso. Se caracterizan por:
– La transmisión del impulso nervioso sigue la ley del todo o nada, pues es independiente de las características del estímulo, no existiendo diferentes intensidades. Se produce o no, y su intensidad no varía durante la conducción.
– Todos los impulsos son semejantes. Que los impulsos nerviosos se perciban
como sensaciones sonoras, dolorosas, visuales, etc., depende del centro nervioso encargado de interpretar esos impulsos.
– Es unidireccional, pues se propaga desde cualquier parte de la neurona hacia el
extremo del axón.
– En las fibras mielínicas se transmite por un mecanismo saltatorio entre los nódulos de Ranvier, lo que aumenta la velocidad de propagación respecto a las fibras amielínicas. Esto ocurre debido a que los potenciales de acción solo se producen en las zonas libres de mielina.
Actividades
3 Explica qué es el potencial de acción. ¿Es lo mismo potencial de reposo
que potencial de acción?
4 ¿Qué significa que el impulso nervioso cumple la ley del «todo o nada»?
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2.2. La sinapsis nerviosa
Los impulsos nerviosos no solo se trasnmiten a lo largo de una fibra nerviosa, sino
que pasan de una neurona a otra.
El punto de comunicación entre neuronas se llama sinapsis nerviosa, y no implica un contacto físico membrana con membrana, sino una zona de influencia química de una neurona con otra.
Los axones en su parte terminal se dividen en unas prolongaciones pequeñas, cada una de las cuales termina en un botón
terminal, que está casi en contacto con la dendrita o el
cuerpo celular de otra neurona.
En la sinapsis nerviosa se distinguen tres elementos:
• Botón presináptico. Constituido por el final
de un axón. Se observan abundantes vesículas
y mitocondrias.
• Hendidura sináptica. Es el hueco existente
entre las neuronas implicadas en la sinapsis. Es
de unos 200 Å de anchura.
• Elemento postsináptico. Constituido por el cuerpo neuronal o la dendrita de la neurona siguiente.
Las vesículas del elemento presináptico están cargadas de unas
sustancias, llamadas neurotransmisores, que son liberadas a la hendidura sináptica, en el momento que el impulso nervioso llega al botón terminal del axón.
Para que se realice la descarga de neurotransmisores es necesaria la presencia de iones de calcio y magnesio.
Botón
presináptico
Hendidura
sináptica
Vesículas
Los neurotransmisores liberados se unen a receptores específicos de la
membrana del elemento postsináptico.
Estos neurotransmisores provocan un potencial de acción, lo que hace que el
impulso nervioso continúe en la neurona siguiente.
En la sinapsis, la neurotransmisión es unidireccional desde la célula presináptica
hacia la postsináptica.
Entre los neurotransmisores más conocidos destaca la acetilcolina que aumenta
la permeabilidad de la membrana postsináptica al Na⫹.
Otros neurotransmisores son la adrenalina, la noradrenalina y la serotonina.
Según el elemento postsináptico, pueden existir distintos tipos de sinapsis:
Elemento
postsináptico
Neurotransmisores
Receptores
• Axo-axónica. Cuando se realiza entre el extremo de un axón y el axón de la
neurona siguiente.
• Axo-somática. Tiene lugar entre el final de un axón y el cuerpo celular de la
neurona postsináptica.
• Axo-dendrítica. Se da entre el final de un axón y una dendrita.
Actividades
5 Define lo que es una sinapsis, explica cómo funciona e indica los tipos de sinapsis
que se pueden establecer.
6 ¿Qué es un neurotransmisor? ¿Cómo actúa la acetilcolina?
¿Qué otros neurotransmisores conoces?
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3 El sistema nervioso en vertebrados
Los vertebrados tienen un tipo de sistema nervioso denominado tubular. Este sistema se desarrolla a partir del tubo neural del embrión, que se encuentra en posición dorsal. El tubo se engrosa y diferencia sus paredes dejando un hueco central.
La parte anterior adquiere un gran desarrollo y constituye el encéfalo, mientras
que el resto del tubo forma la médula espinal. Anatómicamente se divide en: sistema nervioso central (SNC) y sistema nervioso periférico (SNP).
3.1. Sistema nervioso central (SNC)
Actividades
7 ¿Qué protección posee el sistema
nervioso central? ¿Por qué crees
que está tan protegido?
8 ¿Por qué crees que la corteza
cerebral de los hemisferios
cerebrales tienen
tantas circunvoluciones
en la especie humana?
El SNC de vertebrados está formado por el encéfalo y la medula espinal. Se encuentra protegido por los huesos del cráneo, en el caso del encéfalo, y por las vértebras, en el caso de la médula. Además, existen tres membranas de tejido conjuntivo, llamadas meninges, que sirven de protección: la interna o piamadre, la
media o aracnoides y la externa o duramadre; entre las dos primeras se encuentra el líquido cefalorraquídeo.
En el sistema nervioso central podemos distinguir entre:
• Sustancia gris. Constituida por la agrupación de cuerpos celulares. Se localiza
en la superficie de los hemisferios cerebrales y en la zona interna de la médula.
• Sustancia blanca. Formada por la agrupación de axones mielinizados. Ocupa
las zonas internas y profundas de los hemisferios cerebrales y la parte externa
de la médula.
3.1.1. Encéfalo
Está situado en el interior del cráneo. En él podemos diferenciar varias partes.
Mesencéfalo. En él
se encuentran
los cuatro tubérculos
cuadrigéminos, los
dos anteriores reciben
fibras de los ojos
y los posteriores están
relacionados con
reflejos auditivos.
Telencéfalo. Es la parte más grande.
Está formado por dos hemisferios
cerebrales separados por un surco,
llamado cisura interhemisférica.
En su parte interna existe una ancha
franja de sustancia blanca que une
ambos hemisferios, llamada cuerpo
calloso. La parte externa está formada
por sustancia gris y constituye
la corteza cerebral, que en la especie
humana se encuentra muy replegada
formando abundantes
circunvoluciones cerebrales. Percibe
las sensaciones, las hace conscientes
y elabora las respuestas voluntarias.
En la corteza radican los centros
superiores de la voluntad, la
inteligencia, la capacidad de
pensamiento, la memoria, etc.
Mielencéfalo o bulbo raquídeo. Es
un abultamiento en forma de cono
que se continúa con la médula
espinal. Regula gran parte del sistema
nervioso autónomo, controlando
movimientos cardíacos, respiratorios,
reflejos del vómito, tos, deglución, etc.
Metencéfalo. También llamado
cerebelo, consta de dos hemisferios
cerebelosos. Exteriormente se
distinguen surcos paralelos. Coordina
los movimientos del cuerpo, participa
en el mantenimiento de la postura
y controla los movimientos aprendidos.
Diencéfalo. Está localizado entre los hemisferios cerebrales, en él se
encuentran el tálamo y el hipotálamo. El tálamo es el centro de análisis
y transmisión de la información sensorial hacia los centros cerebrales
de la corteza. En el hipotálamo están los centros que regulan el apetito,
la temperatura corporal y el equilibrio hídrico, entre otras funciones.
También produce neurohormonas que regulan las glándulas endocrinas.
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3.1.2. Médula espinal
La médula espinal deriva del tubo neural, es de aspecto blanquecino, más o menos
cilíndrica, de paredes muy gruesas con una luz central muy estrecha llamada
epéndimo.
Epéndimo
Comisura gris
Sustancia gris
La médula se encuentra protegida por las meninges dentro del canal vertebral.
En el ser humano se extiende desde la base del cráneo hasta la segunda vértebra
lumbar.
F
Asta
anterior
En un corte trasversal, la médula está parcialmente dividida en dos mitades, derecha e izquierda, por un surco medio en la parte dorsal y por una hendidura en la
parte ventral. La sustancia gris está en la zona interna y tiene forma de H, con dos
astas anteriores y dos astas posteriores, conectadas por la comisura gris. La
sustancia blanca se encuentra en el exterior.
Sustancia
blanca
Asta
posterior
Médula
espinal
De cada lado de la médula parten 31 pares de nervios espinales, cada uno de los
cuales tiene una raíz dorsal o aferente y otra ventral o eferente.
La médula espinal transmite la información que le llega desde los nervios periféricos, procedentes de distintas regiones corporales por vías aferentes, hasta los
centros superiores del encéfalo. También transmite impulsos a los músculos y
glándulas, a través de los nervios eferentes, como respuesta a un estímulo recibido, o a señales procedentes de los centros encefálicos.
Vértebras
3.2. Sistema nervioso periférico (SNP)
Nervios
espinales
Médula
espinal
Nervios espinales
Nervios
craneales
Encéfalo
Sistema nervioso periférico
• Nervios craneales. En peces y anfibios
hay 10 pares. En reptiles, aves y mamíferos
existen 12 pares, que salen de la parte ventral del encéfalo y conectan con órganos de
la cabeza, parte superior del tronco y diversos órganos internos.
• Nervios espinales. En el ser humano
hay 31 pares (8 cervicales, 12 dorsales, 5
lumbares y 6 sacros), que salen de la médula espinal por los espacios intervertebrales. Son nervios formados por neuronas sensitivas y neuronas motoras, que
inervan tanto receptores como efectores
de diferentes zonas del cuerpo.
• Ganglios raquídeos. Las neuronas sensitivas de las vías aferentes, antes de entrar a la médula, por las raíces dorsales
del nervio, forman un ganglio llamado
ganglio raquídeo. Las neuronas motoras
de las vías eferentes, salen por la raíz ventral y carecen de ganglio.
Sistema nervioso central
Es la parte del sistema nervioso que une los efectores y los receptores con los centros del sistema nervioso central. Está formado por:
Relación de nervios craneales
I....................... Olfatorio
II....................... Óptico
III....................... Oculomotor
IV....................... Patético
V....................... Trigémino
VI....................... Motor ocular común
VII....................... Facial
Actividades
VIII....................... Acústico
IX....................... Glosofaríngeo
X....................... Vago
9 Indica qué función desempeña la médula espinal en el funcionamiento del sistema nervioso.
10 ¿Qué diferencia hay entre las vías aferentes y las eferentes?
La coordinación nerviosa y hormonal de los animales
XI....................... Espinal
XII....................... Hipogloso
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4 El sistema nervioso en invertebrados
En invertebrados encontramos una gran variedad de tipos de sistema nervioso:
Red difusa
• Red difusa. Es propio de celentéreos. Es uno de los sistemas nerviosos más
sencillos. Las células nerviosas forman una malla por todo el cuerpo del animal
sin que existan órganos nerviosos de control. Los impulsos nerviosos se propagan indistintamente en todas las direcciones. Los receptores sensoriales son células sensitivas del ectodermo, y los estímulos provocan una contracción de las
células mioepiteliales* del animal.
• Sistema nervioso cordal. Lo poseen platelmintos y nematodos. Presenta ganglios en la cabeza, llamados ganglios cerebroides, y de ellos parten dos cordones nerviosos en posición ventral, con fibras que salen y se distribuyen por todo
el cuerpo del animal.
Cordón nervioso
Ganglios
cerebroides
*Células mioepiteliales: Células
de la epidermis con capacidad
para contraerse.
*Inervar: Acción que ejerce un nervio.
• Sistema nervioso ganglionar. Es característico de anélidos, artrópodos y moluscos. En los anélidos, los ganglios forman una doble fila en posición ventral,
presentando un par de ellos por anillo. Existen ganglios cerebroides en posición dorsal, que conectan con órganos sensoriales que hay en la cabeza. Entre
los ganglios cerebroides y la cadena de ganglios ventral existe una conexión
mediante un collar periesofágico que rodea la parte anterior del tubo digestivo.
En los artrópodos los ganglios cefálicos son de mayor tamaño e inervan* los
ojos, las antenas y las piezas de la boca. La cadena de ganglios ventral presenta
mayor acumulación de ganglios en determinadas zonas del tórax y abdomen.
En los moluscos, los ganglios se encuentran en determinadas regiones del organismo, como la cabeza, el pie y la masa visceral. En los moluscos cefalópodos
los lóbulos ópticos son órganos bastante especializados y el sentido de la vista
está muy desarrollado.
Ganglios cerebroides
Cadena de ganglios
(lado derecho)
Collar periesofágico
Collar nervioso
periesofágico
• Sistema nervioso anular. Presente en equinodermos. En este tipo de sistema,
alrededor del esófago existe un cordón nervioso que forma un anillo, llamado
collar periesofágico, del cual parten cinco nervios radiales hacia otras tantas
zonas de su cuerpo.
Actividades
11 ¿Qué tienen en común la mayoría de los invertebrados de simetría bilateral
con respecto al sistema nervioso?
Nervio radial
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5 El funcionamiento
del sistema nervioso
Frente a los estímulos recibidos, los centros nerviosos elaboran respuestas. Según
el tipo de respuesta y el órgano efector que inerva, se pueden distinguir dos componentes funcionales en el sistema nervioso periférico: somático y autónomo.
5.1. Sistema nervioso somático
Interviene en respuestas voluntarias, inervando músculos esqueléticos que se
mueven con un control consciente. Posee nervios encargados de la relación con el
medio externo, y puede responder a los cambios que en él se producen.
Las neuronas motoras del sistema somático son distintas y están separadas de las
neuronas del autónomo, aunque los axones formen parte del mismo nervio periférico. Sus cuerpos celulares se encuentran dentro de los centros del sistema nervioso central, y sus axones son lo suficientemente largos como para conectar con los
músculos esqueléticos de forma directa.
Actividades
12 Enumera las diferencias más
importantes entre el sistema
nervioso somático y el autónomo.
5.2. Sistema nervioso autónomo
También llamado vegetativo, interviene en respuestas involuntarias y automáticas, regulando la actividad de las vísceras. Posee nervios encargados del
mantenimiento de la homeostasis y del funcionamiento de los órganos. Sus nervios motores controlan el
corazón, la musculatura lisa de órganos y vísceras y
las glándulas del cuerpo. Los centros de control se localizan en el hipotálamo, bulbo raquídeo y médula.
En sus nervios motores existen dos neuronas: una
neurona motora preganglionar, situada en el sistema
nervioso central, con fibras mielínicas, cuyos axones
establecen sinapsis con otra neurona, denominada
postganglionar y situada en ganglios periféricos
fuera del SNC, con fibras amielínicas. Los axones
de esta última salen de los ganglios y conectan con el
órgano efector.
Mientras que el sistema somático solo puede estimular al efector, nunca inhibirlo, el sistema nervioso autónomo tiene capacidad para estimular o inhibir los
órganos efectores.
Desde el punto de vista funcional, el sistema nervioso
autónomo presenta dos componentes, uno simpático y
otro parasimpático. Los órganos controlados por él están inervados a la vez, tanto por fibras del simpático,
como del parasimpático. Los dos componentes realizan
funciones antagónicas, siendo el equilibrio en la actividad de ambos, lo que hace a los órganos funcionar
correctamente.
El simpático actúa en situaciones de alerta o alarma, y
frente a condiciones adversas para el organismo, aumentando el gasto energético. El parasimpático actúa
relajando y recuperando las condiciones normales
para el organismo, disminuyendo el gasto energético.
La coordinación nerviosa y hormonal de los animales
Sistema parasimpático
Contracción
de la pupila
Sistema simpático
Dilatación
de la pupila
Estimulación
de la
secreción
salival
Inhibición
de la secreción
salival
Disminución
del ritmo
cardíaco
Aumento
del ritmo
cardíaco
Constricción
bronquial
Aumento
de la
movilidad
gástrica
Inhibición
de la
liberación
de glucosa
Inhibición
de secreción
de adrenalina
Dilatación
bronquial
Inhibición
de la movilidad
gástrica
Estimulación
de la liberación
de glucosa
Estimulación
de la secreción
de adrenalina
Contracción
de la vejiga
de la orina
Relajación
de la vejiga
de la orina
Contracción
del ano
Relajación
del ano
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6 La elaboración de la respuesta
por el sistema nervioso
Actividades
13 Razona por qué los actos voluntarios
son más lentos que los actos reflejos.
La respuesta motora depende de la actuación de un circuito de neuronas entre los
órganos receptores y los órganos efectores. Cuando la respuesta es rápida e inconsciente, se realiza de una forma simple y constituye un acto reflejo. Cuando en la
elaboración la respuesta se requiere la participación de centros nerviosos superiores, es más elaborada y constituye un acto voluntario.
6.1. Actos reflejos
Son aquellos actos en los que no interviene la voluntad, y se realizan de manera
inconsciente. Corresponden, por ejemplo, a las reacciones automáticas que se
producen como respuestas a una quemadura o un pinchazo.
Son actos rápidos, en los que participa la médula espinal como único órgano del
sistema nervioso central. El conjunto de neuronas que participan en el acto reflejo
se denomina arco reflejo.
Estímulo
Neurona
sensitiva
Receptor
Efector
Neurona motora
Neurona
de asociación
• Órgano receptor. Recibe el estímulo del exterior.
• Neurona sensitiva. Lleva la información recibida, a través de
nervios espinales hacia la sustancia gris de la médula espinal.
• Neurona de asociación. Situada en la sustancia gris de la médula, transforma la sensación recibida en una respuesta motora.
• Neurona motora. Lleva la respuesta a los órganos efectores, a
través de nervios espinales.
• Órgano efector. Ejecuta la respuesta. Puede ser un músculo o
una glándula.
6.2. Actos voluntarios
Son aquellos actos que se realizan con la participación de los centros nerviosos de
la corteza cerebral, por tanto, conscientes y más elaborados que los anteriores.
Encéfalo
Estímulo
Neurona
aferente
Receptor
Efector
Neurona
motora
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Neurona
sensitiva
Neurona
eferente
– El órgano receptor capta un estímulo, este se transmite por
una neurona sensitiva, que entra por la raíz posterior de los
nervios periféricos hacia las astas posteriores de la médula
espinal.
– Los cuerpos neuronales de la sustancia gris reciben el impulso y lo envían, a través de fibras de la sustancia blanca de la
médula, hacia el bulbo raquídeo.
A este nivel hace sinapsis con otra neurona, que conecta con
la corteza cerebral del hemisferio contrario al lado donde se
produce el estímulo.
– Al llegar la información a la corteza cerebral, se percibe, se
hace consciente y se elabora una respuesta adecuada y consciente, frente al estímulo percibido.
– La respuesta, a través de neuronas motoras, sale del encéfalo
y, por fibras nerviosas de la sustancia blanca del mismo lado
de la médula por donde ascendió, baja hasta un determinado
nivel.
– Allí hace sinapsis con el cuerpo de una neurona motora de las
astas anteriores, que envía la respuesta por las raíces anteriores del nervio espinal hacia el efector.
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7 La coordinación hormonal.
El sistema endocrino
Además de la coordinación nerviosa, existe una coordinación hormonal que se lleva
a cabo gracias a un conjunto de órganos especializados llamados glándulas endocrinas, que producen y segregan hormonas.
Las hormonas se liberan a la sangre en pequeñas cantidades, son transportadas
por el sistema circulatorio a todo el cuerpo, y producen respuestas fisiológicas en
células u órganos llamados células u órganos diana.
Desde el punto de vista químico, las hormonas son sustancias heterogéneas, tales
como: proteínas, lípidos, derivados de aminoácidos, etc.
7.1. Mecanismos de acción hormonal
Las hormonas participan en la regulación del medio interno (homeostasis) activando o inhibiendo distintas actividades celulares. Participan en procesos como
crecimiento y desarrollo de células y tejidos, regulación de la reacciones metabólicas, etc.
Una vez producidas, las hormonas son transportadas por la sangre y llegan a todas
las células, pero no todas las células responden de la misma manera. Las hormonas actúan únicamente en ciertas células. Esta especificidad se debe a la existencia
de unas moléculas receptoras en las células diana; de manera que una hormona
solo puede actuar sobre aquellas células que disponen de estos receptores.
La secreción de hormonas por las glándulas se halla regulada tanto por el SNC como
por el propio sistema hormonal. La acumulación de hormonas en el medio interno resulta perjudicial, por lo que se inactivan o destruyen con rapidez.
Actividades
14 ¿Qué es una célula diana?
¿Por qué mecanismo se garantiza
la especificidad de actuación
de las hormonas exclusivamente
sobre las células diana?
Rincón para el debate
El alcohol, una droga peligrosa
El alcohol es una de las drogas de más
fácil acceso para los adolescentes,
y su consumo se ha convertido
en un verdadero problema social
en muchos países. Algunas personas
piensan que, aunque se beba
frecuentemente, si no se es un
alcohólico típico las consecuencias
no pueden ser muy alarmantes; sin
embargo, los efectos suelen ser graves
y a veces irreversibles.
Hay dos tipos de intoxicación debida
al consumo de alcohol: la intoxicación
aguda, ocasionada por la ingestión
masiva de alcohol, y la intoxicación
crónica, provocada por un consumo
de alcohol excesivo y continuado, o
por intoxicaciones agudas repetidas.
Pero ¿qué trastornos provoca el uso
excesivo de alcohol? El alcohol
es una droga que modifica el estado
de ánimo, afecta a casi todas
las células del cuerpo,
La coordinación nerviosa y hormonal de los animales
fundamentalmente a las del sistema
nervioso central, donde actúa como
depresivo, interfiriendo
en el funcionamiento normal
de algunos neurotransmisores.
En los alcohólicos crónicos
se producen graves trastornos
cerebrales, hepáticos como
la cirrosis, y cardiovasculares
al aumentar la presión sanguínea
y, por tanto, el riesgo de infarto.
Finalmente, el alcohol provoca
adicción física y dependencia
psicológica.
¿Qué dos tipos de intoxicaciones
provoca el consumo de alcohol?
¿Cómo afecta el alcohol
al funcionamiento del sistema
nervioso? ¿Qué otros daños ocasiona
en el cuerpo humano? ¿Crees que las
personas que consumen alcohol
habitualmente son conscientes de los
daños que les puede provocar?
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Página 176
8 Glándulas endocrinas
y hormonas en vertebrados
El sistema hormonal de los vertebrados está constituido por una serie de glándulas endocrinas bien diferenciadas, que en su mayoría están controladas por el hipotálamo.
8.1. Hipotálamo
Es una pequeña parte del encéfalo que se conecta a la hipófisis, formando el eje
hipotálamo-hipófisis. Las neuronas del hipotálamo envían señales nerviosas y segregan neurotransmisores que controlan la hipófisis.
Los neurotransmisores segregados por el hipotálamo se llaman factores hipotalámicos de liberación o inhibición. Entre ellos destacan, la TRH (hormona
liberadora de tirotropina), la CRH (hormona liberadora de corticotropina), la
GHRH (hormona liberadora de la hormona del crecimiento), la GHIH o somatostatina (hormona inhibidora de la hormona del crecimiento), la GnRH (hormona liberadora de gonadotropinas) y la PIH (hormona inhibidora de la prolactina).
Hipotálamo
Además, el hipotálamo produce otras dos hormonas, la oxitocina y la vasopresina (ADH), la primera estimula las contracciones del útero, favoreciendo la expulsión del feto en el parto. La vasopresina aumenta la absorción de agua en los túbulos renales, así como la presión arterial.
8.2. Hipófisis
Hipófisis
posterior
Hipófisis
anterior
Hipófisis
intermedia
Es una pequeña glándula unida a la parte inferior del hipotálamo. Produce hormonas que controlan la secreción de otras glándulas endocrinas. Su actividad está
regulada por el hipotálamo y, mediante un sistema de retroalimentación, por las
glándulas que ella misma controla. En la hipófisis se diferencian varias partes:
• Adenohipófisis o lóbulo anterior. Produce hormonas que en su mayoría estimulan la producción de otras hormonas, como: hormona del crecimiento o GH,
estimula el crecimiento de huesos, músculos y cartílagos; prolactina, estimula la
producción de leche en las glándulas mamarias después del parto; folículo estimulante o FSH, hace madurar los folículos ováricos y estimula la formación de
estrógenos, en el testículo estimula la producción de espermatozoides; luteo estimulina o LH, provoca la ovulación, la formación del cuerpo lúteo y la consiguiente formación de progesterona, en el testículo estimula la producción de testosterona; hormona estimulante del tiroides o TSH, estimula la producción de
hormonas en la glándula tiroides, y hormona adrenocorticotropa o ACTH, estimula la secreción de hormonas de la corteza suprarrenal.
• Neurohipófisis o lóbulo posterior. Está formada por las terminaciones axónicas de neuronas del hipotálamo. Acumula oxitocina y vasopresina.
• Región intermedia. Produce la hormona melanocito estimulante o MSH,
que estimula la síntesis de melanina en la dermis de mamíferos. En anfibios y
reptiles controla la coloración de la piel.
Tiroides
8.3. Tiroides
Paratiroides
Tráquea
176
El tiroides se sitúa en el cuello, debajo de la laringe. Es una glándula formada por
dos lóbulos unidos por una pequeña porción de tejido. Produce tiroxina y triyodotironina, que derivan del aminoácido tirosina y contienen yodo; su efecto es
acelerar los procesos metabólicos de las células. También produce calcitonina, un
polipéptido que actúa disminuyendo la concentración de calcio en sangre y líquidos corporales, y estimulando su fijación en los huesos.
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8.4. Paratiroides
Actividades
Constituida por cuatro pequeñas glándulas situadas simétricamente a ambos lados
del tiroides. Producen la parathormona, un polipéptido que participa en el metabolismo del calcio y del ion fosfato; su efecto es contrario a la calcitonina, provocando la liberación de calcio del hueso.
15 Establece, mediante un esquema,
la relación que existe entre
la glándula hipófisis y los testículos
y ovarios.
8.5. Páncreas
El páncreas se encuentra debajo del estómago. Su capacidad endocrina radica en
unos conjuntos de células denominados islotes de Langerhans, que segregan insulina y glucagón. Ambas hormonas intervienen en la regulación de los niveles de
glucosa en sangre (glucemia) y tienen efectos antagónicos.
Vena
porta
– La insulina reduce la cantidad de glucosa en sangre al aumentar la permeabilidad de las membranas celulares favoreciendo su entrada a las células, además estimula la formación de glucógeno a partir de glucosa en el hígado.
– El glucagón aumenta la glucemia haciendo que el hígado degrade glucógeno a
glucosa que pasa a la sangre.
El control del proceso se realiza por la concentración de glucosa en sangre, de modo
que su aumento estimula la secreción de insulina, y su disminución por debajo de
unos límites estimula la secreción de glucagón.
Arteria
mesentérica
superior
Páncreas
Cápsula
suprarrenal
8.6. Glándulas suprarrenales
Riñón
Son dos pequeños órganos situados sobre los riñones. Se diferencian dos zonas:
• Corteza suprarrenal. Es la parte externa de la glándula; produce casi treinta
hormonas esteroides, que se pueden agrupar en tres tipos diferentes: mineralcorticoides, como la aldosterona, que regulan el metabolismo iónico; glucocorticoides, como el cortisol y la cortisona, que intervienen en el metabolismo
celular de glúcidos, lípidos y proteínas, y los andrógenos suprarrenales, que
en los testículos se convierten en testosterona.
• Médula suprarrenal. Es la parte interior de la glándula; produce dos hormonas: la adrenalina y la noradrenalina. Actúan sobre diversos órganos del cuerpo y lo hacen en situación de alerta o estrés, aumentando el ritmo cardíaco, nivel de glucosa en sangre, la respiración, etc.
Epidídimo
8.7. Testículos
Situados en la parte baja del abdomen dentro de la bolsa escrotal. Producen hormonas androgénicas o masculinas, en las células intersticiales o de Leydig, situadas entre los tubos seminíferos.
Testículo
Los andrógenos son las hormonas responsables del funcionamiento de los órganos
sexuales en el hombre, y de la aparición de los caracteres sexuales secundarios y
su mantenimiento a lo largo de la vida. La testosterona es la principal hormona
androgénica e interviene, además, en el proceso de formación de espermatozoides.
8.8. Ovarios
Situados en el parte baja de la cavidad abdominal. Producen hormonas femeninas
o estrógenos y progesterona. Los estrógenos, como el estradiol, mantienen los
caracteres sexuales secundarios y son los responsables del mantenimiento del ciclo
menstrual.
Trompa de Falopio
Útero
Ovario
La progesterona, u hormona del embarazo, se segrega durante la segunda mitad
del ciclo menstrual, y si el óvulo es fecundado facilita su implantación en el útero.
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9 Las hormonas en invertebrados
La mayoría de los invertebrados presentan una coordinación hormonal, que se lleva
a cabo mediante hormonas segregadas por células neurosecretoras.
En anélidos, artrópodos y moluscos, las células neurosecretoras se encuentran distribuidas por todo el sistema nervioso y liberan las neurohormonas directamente a
los líquidos corporales.
• En anélidos, los ganglios cerebroides situados en la parte cefálica, producen
neurohormonas que regulan los procesos de regeneración y crecimiento.
• En insectos existen dos órganos situados en la cabeza, los cuerpos cardíacos y
los cuerpos alares, a los que vierten la células neurosecretoras del protocerebro.
Los cuerpos alares poseen células secretoras propias y producen la hormona juvenil, que retrasa la aparición de los caracteres propios del individuo adulto y
que ayuda a mantener el estado larvario.
Los cuerpos cardíacos almacenan la neurohormona de activación (AH), que
una vez segregada controla la actividad de la glándula protorácica, la verdadera glándula productora de la hormona de la muda o ecdisona, que provoca la
muda del exoesqueleto y la metamorfosis del insecto.
Glándula protorácica
Protocerebro
Hormona juvenil
Neurohormona
de activación (AH)
Ecdisona
Larva
Adulto
Larva
Pupa
Control homonal de la metamorfosis de insectos.
*Cromatóforo: Célula de la dermis
con pigmentación.
• En crustáceos se presenta una glándula de seno, formada por terminaciones
axónicas, que produce neurohormonas como la cromatoforotropina que actúa
sobre los cromatóforos* y regula los cambios de pigmentación del cuerpo. También produce la hormona inhibidora de la muda (MIH), que inhibe la secreción de la hormona de la muda (MH).
• En moluscos cefalópodos existen las glándulas ópticas, situadas al lado de los
ojos y controladas por el nervio óptico. Segregan hormonas gonadotrópicas,
responsables del crecimiento del animal y del desarrollo de las gónadas.
Actividades
16 ¿Existen verdaderas glándulas endocrinas en los animales invertebrados?,
¿a qué están asociadas las estructuras que forman hormonas en estos animales?
17 ¿Qué función tiene la hormona de la muda en los artrópodos?
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Laboratorio
Disección de un encéfalo de cordero
El encéfalo se encuentra en el interior del cráneo y está constituido por un grupo de órganos que, junto con la médula espinal,
forman el sistema nervioso central. Su estructura y componentes es muy similar en todos los mamíferos, aunque existe
una gran diferencia en el desarrollo del cerebro y las circunvoluciones de su corteza.
Objetivos
Material necesario
• Conocer la anatomía de los órganos del encéfalo.
• Diferenciar las estructuras encefálicas más aparentes.
• Practicar técnicas de disección.
– Encéfalo de cordero
– Bandeja de disección
– Formol al 10 % o alcohol
de 960, y amoníaco
–
–
–
–
Bisturí
Tijeras
Pinzas de disección
Material de dibujo
Desarrollo
4. Para la disección colocamos el encéfalo hacia arriba
y con el bisturí cortamos, longitudinalmente, y con
cuidado, todo el encéfalo, para lo cual seguimos la
línea de la cisura interhemisférica. Podremos
diferenciar diversas partes tal como se observa
en la fotografía.
1. Colocamos el encéfalo, cubierto de formol al 10 %
(o alcohol de 960), dentro de un recipiente
y lo cerramos herméticamente. Dejamos actuar
de cuatro a siete días, para que el órgano
se endurezca y podamos manipularlo mejor.
Después lo lavamos con abundante agua y amoníaco
durante unos minutos y finalmente lo volvemos
a enjuagar con agua.
Podemos encontrar en ocasiones restos
de la meninges en el encéfalo y médula. Son unas
membranas que, aunque delgadas, contienen vasos
sanguíneos.
5. A continuación cortamos transversalmente uno
de los hemisferios cerebrales. Distinguiremos
la sustancia gris de la corteza cerebral y la sustancia
blanca interior.
Cara dorsal
Hemisferios cerebrales
2. Colocamos en la bandeja de disección el encéfalo
con la cara dorsal hacia nosotros. Tratamos
de diferenciar los dos hemisferios cerebrales,
observando las circunvoluciones, la cisura
interhemisférica, los hemisferios del cerebelo,
el bulbo raquídeo y la médula.
Cisura interhemisférica
Hemisferios
del cerebelo
Médula
3. Volvemos el encéfalo y lo colocamos ahora por
su cara ventral. Podemos distinguir los nervios
olfativos en su parte anterior y los nervios ópticos.
Cara ventral
Nervios
olfativos
Bulbo raquídeo
Nervios ópticos
Corte longitudinal
Cerebelo
Cuerpo calloso
Médula
Cerebelo
Tálamo
Hipotálamo
Bulbo raquídeo
Practica
18 Haz un dibujo esquemático de la anatomía externa
del encéfalo visto por su cara dorsal y otro visto por su cara
ventral. Nombra las estructuras que distingas.
20 ¿Cómo se puede saber cuál es la parte anterior y posterior
del encéfalo? ¿Qué órganos se encuentran en la parte
anterior y cuáles en la parte posterior?
19 Realiza otro dibujo del corte longitudinal, indicando
las zonas que diferencias.
21 ¿A qué se debe la diferencia de color entre la sustancia gris
y la blanca?
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Actividades de repaso
22 Realiza un dibujo de una neurona, señala las partes que
31 De los siguientes órganos del cuerpo humano,
conozcas e indica el sentido en el que se mueve el impulso
nervioso.
¿cuáles están inervados por el sistema nervioso autónomo
y cuáles por el sistema nervioso somático?
a) Glándula salival
23 ¿Qué son las células de glía?, ¿cuáles son los distintos tipos
b) Músculos flexores y extensores de los dedos
y qué funciones realizan?
c) Estómago
24 ¿En qué consiste el potencial de reposo? Explica cómo
d) Musculatura de las mandíbulas
se produce el potencial de acción.
e) Vejiga de la orina
25 Qué estructura anatómica tienen las fibras mielínicas y
amielínicas. ¿En cuál de ellas el impulso nervioso es más rápido?
32 ¿Qué diferencias existen entre los siguientes pares de elementos?
a) Hormona y neurohormona
26 El siguiente esquema representa una sinapsis nerviosa.
Copia el dibujo, indica cada uno de sus componentes
y explica cómo es su funcionamiento.
b) Glándula endocrina y glándula exocrina
c) Órgano efector y órgano diana
A
33 Copia y completa la siguiente tabla, referente a las hormonas
de invertebrados.
B
D
C
Grupo animal
Órgano
Hormona producida
Hormona juvenil
Insectos
Glándula protorácica
27 Señala las diferencias entre:
Anélidos
Ganglios cerebroides
a) Sustancia gris y sustancia blanca
Crustáceos
Cromatoforotropina
b) Sistema nervioso central y sistema nervioso periférico
Moluscos
cefalópodos
Gonadotrópica
c) Ganglios nerviosos y centros nerviosos
28 Por qué se dice que el impulso nervioso es de naturaleza
electroquímica. Explica cómo se inicia el impulso nervioso
en las neuronas. ¿Qué quiere decir que es unidireccional?
34 Indica qué hormonas producen cada uno de los siguientes
efectos:
a) Aumento de la frecuencia cardíaca.
29 Copia y completa las siguientes frases referentes al sistema
nervioso de invertebrados.
a) En los
los impulsos nerviosos se transmiten
en todas las direcciones y no existe un centro nervioso
de control.
b) La estrella de mar tienen un sistema nervioso
,
y del cordón nervioso que rodea el esófago parten cinco
hacia otras tantas partes del cuerpo.
c) En los platelmintos los
situados
en la cabeza tienen la función de un encéfalo sencillo.
d) Tanto los crustáceos como los insectos tienen una cadena
de
en posición
30 Copia el siguiente cuadro con las partes del encéfalo y rellénalo
con las funciones de cada parte.
Partes del encéfalo
Corteza cerebral
Tálamo
Hipotálamo
Cerebelo
Bulbo raquídeo
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Funciones
b) Disminución de la glucosa en la sangre.
c) Estimulación de la formación de leche.
d) Aumento de la reabsorción de sodio en el riñón.
35 De las siguientes hormonas, ¿cuál produce una disminución
del calcio en la sangre?
a) Parathormona
c) Calcitonina
b) Insulina
d) Glucagón
e) Aldosterona
36 ¿Dónde se produce la hormona que regula el crecimiento
y desarrollo del cuerpo?
a) Hipófisis
c) Paratiroides
b) Corteza suprarrenal
d) Tiroides
37 Tanto los testículos como los ovarios poseen dos funciones,
indica cuáles son. ¿Qué otra glándula
controla su funcionamiento?
38 Copia el dibujo del cuerpo humano
de un hombre y de una mujer y
nombra las glándulas endocrinas.
Incluye en el dibujo los órganos
controlados por hormonas
de la corteza suprarrenal.
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Actividades de ampliación
39 Compara el tipo de coordinación nerviosa con la coordinación
hormonal y expresa en un esquema las características más
importantes de cada una.
47 Señala las diferencias estructurales y funcionales entre las fibras
mielínicas y las amielínicas. Haz un dibujo esquemático.
48 Observa el siguiente esquema.
40 Indica cómo se produce el impulso nervioso y explica
los siguientes conceptos:
a) Polarización de la fibra nerviosa.
b) Despolarización de la fibra nerviosa.
c) Repolarización de la misma.
41 Observa la siguiente gráfica, en la que se representa
Potencial de membrana
(milivoltios)
el potencial de una membrana en un impulso nervioso.
⫹ 100
⫹ 50
0
a) ¿Qué representa? Señala cada uno de los componentes.
Tiempo (milisegundos)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
⫺ 50
b) Explica cómo se desarrolla el proceso nervioso
que representa el dibujo.
c) ¿Qué ocurriría si por un accidente la médula espinal quedara
cortada en su inicio?
⫺ 100
49 Explica qué puede ocurrir en las siguientes situaciones:
Explica lo que ocurre en la zona llana de la curva, la zona
de ascenso y la de descenso.
42 Une ambas columnas según la relación existente entre las
siguientes partes del encéfalo y las funciones que se enumeran.
a) Tálamo
b) Cerebelo
c) Bulbo raquídeo
d) Corteza cerebral
e) Hipotálamo
a) Si un hombre no produce suficiente testosterona.
b) Si la hipófisis de una persona no segrega hormona
del crecimiento.
c) Si en una mujer disminuye la producción de estrógenos
y progesterona.
1) Elaboración de las sensaciones
conscientes y de las respuestas
voluntarias.
50 Explica el proceso de regulación hormonal por
2) Regulación de movimientos
cardíacos y respiratorios.
51 Muchos fármacos pueden actuar a nivel del SNC modificando
3) Centro de análisis y transmisión
de la información sensorial hacia
los centros cerebrales.
4) Regulación del apetito
y de la temperatura del cuerpo.
5) Coordinación de los movimientos
del cuerpo.
43 Durante el parto, a algunas mujeres se les administra
una hormona para acelerar el proceso, debido a la lentitud
de las contracciones de las paredes del útero. ¿De qué hormona
se trata? ¿Dónde se produce de manera natural?
44 Señala las similitudes y diferencias que existen en el
funcionamiento de la luteoestimulina (LH) y la folículo
estimulante (FSH) en el hombre y en la mujer.
45 Si en un análisis de sangre se detectan niveles elevados de
glucosa y también el análisis de orina tiene glucosa, ¿qué
enfermedad puede padecer esa persona?, ¿cuál será la causa de
dicha enfermedad? ¿cómo podrían paliarse sus efectos?
46 Si a una rata se le estirpa la glándula tiroides, ¿qué efectos
crees que se producirán?, ¿cómo podría paliarse el efecto
que provoca la falta de dicha glándula?
La coordinación nerviosa y hormonal de los animales
retroalimentación. Pon un ejemplo de dicho proceso
con la hormona tiroxina.
las concentraciones de neurotransmisores o actuando de igual
forma que lo hacen ellos. Por ejemplo, el aumento
de la concentración de noradrenalina, dopamina o serotonina
influyen en el estado de ánimo de las personas. El uso habitual
de casi cualquier fármaco que afecte al estado de ánimo puede
causar dependencia psicológica, en la que el paciente se hace
emocionalmente dependiente del fármaco. Otros causan
tolerancia o estado de adaptación del organismo
al medicamento, que tras la administración repetitiva
va perdiendo su eficacia y hay que aumentar la dosis
para conseguir el efecto buscado.
El uso de algunas drogas, como heroína, tabaco, alcohol
y barbitúricos puede causar adicción o dependencia física
en la que ocurren cambios fisiológicos en las células,
que hacen a la persona dependiente del fármaco.
En algunos casos, si se suspende su uso bruscamente
se pueden producir trastornos físicos.
a) ¿Qué tipo de neurotransmisores puede afectar al estado
de ánimo?
b) Señala las diferencias entre: tolerancia, dependencia
psicológica y dependencia física.
c) Busca información sobre los siguientes medicamentos
y sustancias y comprueba si producen tolerancia,
dependencia psicológica o adicción: ansiolíticos,
analgésicos narcóticos, anfetaminas, nicotina.
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Orientaciones para un examen
Observa la figura adjunta y realiza las siguientes actividades:
a) Completa el esquema con las glándulas y otros órganos que faltan.
b) Analiza y explica el significado del esquema.
TRH
⫹
Glándulas endocrinas
Hormona liberadora de tirotropina
Hormona estimulante de la tiroides
Inhibición
Estimulación
TRH
TSH
TSH
⫹
⫺
Tiroxina
Triyodotironina
Análisis de esquemas de control hormonal mediante retroalimentación
La figura representa un esquema de la secreción de las hormonas tiroxina y triyodotironina, así como la regulación
de su producción por retroalimentación negativa. En él se incluyen tres cuadrados que representan glándulas
endocrinas relacionadas mediante flechas con las hormonas que producen.
En este tipo de esquemas, las flechas o líneas con signos positivos (⫹) indican estimulación de la glándula endocrina
para producir la/s hormona/s, y los signos negativos (⫺) significan inhibición de la glándula para reducir o anular
la producción de hormona/s. Estos esquemas suelen ser representados en cascada, ya que la estimulación de una
glándula activa la producción de una hormona que a su vez estimula otra glándula, etc. En el ejercicio contestaremos:
a) Los órganos y glándulas que no están identificados con un nombre
son: el hipotálamo en la parte superior, productor de la hormona TRH,
que estimula la adenohipófisis, glándula que figura en el medio
Hipotálamo
del esquema, y que a su vez produce la hormona TSH. La glándula
que figura en la parte inferior, productora de tiroxina y triyodotironina,
es la tiroides. Hay que tener en cuenta que todas las hormonas
liberadoras son producidas exclusivamente por el hipotálamo, y
TRH
siempre actúan sobre la adenohipófisis (lóbulo anterior de la hipófisis).
⫹
b) Para explicar el esquema hay que fijarse en los signos de las líneas que
relacionan glándulas y hormonas. Como se ve, hay signos positivos (⫹)
Adenohipófisis
y negativos (⫺), lo que indica que debe existir algún tipo de regulación
de la producción de dichas hormonas para conservar la homeostasis.
La secreción de hormonas del tiroides se regula mediante mecanismos
de retroalimentación negativa, ya que existe una línea discontinua ( )
TSH
que relaciona dichas hormonas con la adenohipófisis. Esto significa que
existirá una inhibición de su secreción, pues la concentración
⫹
⫺
de las hormonas es percibida como adecuada o elevada por
sus acciones fisiológicas. Hay que fijarse en que aquí la inhibición
Tiroides
es indirecta, ya que no se actúa directamente sobre la tiroides, sino
sobre otra glándula que a través de la TSH estimula la producción.
En el caso de que las concentraciones de las hormonas de la tiroides
Tiroxina
disminuyan hasta valores no funcionales, se estimula la secreción
Triyodotironina
de TSH y así también la formación de tiroxina y triyodotironina
por la glándula tiroides.
Practica
52 Explica y analiza el esquema
adjunto, identificando
las glándulas y hormonas
que faltan. ¿Qué efecto tendrá
en el esquema la supresión
de hormona CRH?
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CRH
⫺
⫹
⫹
Cortisol
⫺
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Aplicaciones de la Ciencia
Santiago Ramón y Cajal, científico,
maestro y humanista
A Santiago Ramón y Cajal (1852-1934) se le considera
el científico español más destacado, tanto por la importancia
de sus hallazgos, como por su influencia científica. A pesar de
que en aquella época España tenía un gran retraso en el ámbito
científico, realizó un gran trabajo investigador que culminó
con el premio Nobel de Fisiología y Medicina, de 1906,
por sus descubrimientos sobre el sistema nervioso.
En su trabajo científico fue de estimable ayuda su gran afición
por el dibujo y la fotografía. Sus estupendas ilustraciones sobre
la organización del sistema nervioso han sido reproducidos
durante décadas en los principales textos de neurociencias.
Presentó por primera vez sus trabajos en el Congreso Anual
de la Sociedad Anatómica Alemana de la Universidad
de Berlín, en 1889. En él expuso los tres pilares
sobre los que se asienta la llamada teoría neuronal:
• La individualidad histológica y funcional de la célula
nerviosa. Ramón y Cajal demostró, que el sistema nervioso
estaba formado por billones de células nerviosas que se
encontraban físicamente separadas. Posteriormente,
el profesor Wilhelm Waldeyer las denominó neuronas.
Hasta entonces se sostenía que el sistema nervioso estaba
constituido por una amplia red de filamentos continuos.
Esta teoría, llamada reticularista, estaba defendida por
científicos de prestigio como Von Gerlach y Camilo Golgi.
• Las neuronas se comunican entre sí por contigüidad y no
por continuidad. Esta forma de conexión fue llamada
sinapsis por el fisiólogo Charles Sherrington, para describir
este tipo de contactos nerviosos.
• El impulso nervioso se transmite por la neurona siempre en
una dirección, según lo que Ramón y Cajal denominó «ley
de la polarización dinámica», pues la célula nerviosa está
polarizada, al recibir la información por sus dendritas o por
su cuerpo celular y enviarla a otras células a través del axón.
Incompleta fuera la actividad del científico si se contrajera
exclusivamente a actuar sobre las cosas; opera también sobre las almas.
Ello es deber primordial si el investigador pertenece al magisterio. Todos
tienen el derecho de esperar que buena parte de la labor del maestro
sea empleada en forjar discípulos que le sucedan y le superen.
Santiago Ramón y Cajal
La escuela de Cajal
En 1892 Santiago Ramón y Cajal fundó el Laboratorio de
Investigaciones Biológicas, donde se formaron muchos de sus
discípulos especialistas en neurohistología. Entre ellos:
Pedro Ramón y Cajal (1854-1950), aunque nunca trabajó
junto a su hermano, colaboró con él, investigando
en invertebrados inferiores y reforzando con más trabajos
los descubrimientos de su hermano.
Jorge Francisco Tello (1880-1958), se le considera su primer
discípulo, ocupó la dirección del Instituto Cajal a la muerte
de su maestro.
Fernando de Castro (1896-1967), sucesor del anterior
en la dirección del Instituto, colaboró estrechamente
con Ramón y Cajal en muchos trabajos.
La continuidad del inmenso trabajo de Ramón y Cajal en
España queda de manifiesto en el actual Instituto de
Neurobiología Ramón y Cajal (Instituto Cajal), del CSIC.
Este Instituto, creado en 1 936, ha contribuido al desarrollo de
la neurociencia española durante el siglo XX, siendo además
de un importante centro docente, el mayor centro de
investigación en neurociencias de España. En él se realiza
una investigación neurobiológica de excelencia en diferentes
ámbitos, como: el electrofisiológico, el neuroquímico
y el neurofarmacológico, tratando de relacionar la
investigación básica con la aplicada.
No te lo pierdas
Libros
En la red
F JOSÉ MIGUEL GAONA. Endorfinas: las hormonas de la felicidad.
F www.iqb.es
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F NOLASC ACARÍN. El cerebro del rey: vida, sexo, conducta,
envejecimiento y muerte de los humanos. Ed. RBA libros
F www.sociedaddeparaplejia.com/sep/sep.nsf/?Open
La coordinación nerviosa y hormonal de los animales
Página oficial del Instituto Químico Biológico
Página oficial de la Sociedad Española de Paraplejia
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Página 184
La reproducción de los animales
1 El proceso de la reproducción
2 El aparato reproductor masculino
3 El aparato reproductor femenino
4 La estructura de los gametos
5 La gametogénesis
6 La fecundación en animales
7 El desarrollo embrionario
en los animales
8 El desarrollo postembrionario
9 Los ciclos biológicos
10 La clonación. Técnicas, aplicaciones
y repercusiones
11 El control artificial de la reproducción
Todas las funciones de un ser vivo son necesarias
para que el organismo se mantenga con vida.
La reproducción es la única que no es
imprescindible para la supervivencia
del individuo, aunque es la única indispensable
para el mantenimiento de la especie.
Evolutivamente se han desarrollado
mecanismos de reproducción muy diferentes,
desde las más sencillas formas de reproducción
asexual hasta los más complejos sistemas
de reproducción sexual de los animales.
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Diario de la Ciencia
Las hembras de dragón de Komodo
se pueden reproducir en ausencia de machos
Un grupo de científicos han detectado, en dos zoológicos de Gran Bretaña, que
hembras de esta especie, que vivían en cautividad aisladas de los machos, han sido
capaces de reproducirse mediante un proceso conocido como partenogénesis.
El primer caso documentado de partenogénesis en
dragones de Komodo, una
especie en peligro de extinción, se ha registrado en
abril del año 2006 en el
zoológico de Londres, cuando Sungai puso once huevos. El segundo caso se ha
producido cuando Flora,
que vive en el zoológico de
Chester, puso en mayo de
ese mismo año una nidada
de veinticinco huevos. Ninguna de las dos dragonas de
Komodo, el mayor lagarto
del mundo, había tenido
contacto alguno con un macho de su especie en los últimos años.
Científicos, dirigidos por
Phill Watt, de la Universidad de Liverpool, realizaron una serie de pruebas
que han revelado que los
huevos se habían desarrollado pese a no haber
sido fecundados por esperma. Tras examinar el material genético de las nidadas
de ambas hembras han descubierto que este se correspondía exactamente con el
de sus progenitoras. Tras
más de siete meses han nacido los pequeños dragones,
de entre 40 y 45 centímetros de largo y 100 a 125
gramos de peso. Las crías,
cuatro de Sungai y cinco de
Flora, crecerán hasta convertirse en adultos de unos
tres metros de largo y 140
kilos de peso.
Los científicos reconocen
que este acontecimiento ha
aportado una gran dosis de
esperanza a la reproducción
en cautividad de esta espe-
cie, de la que tan solo sobreviven 4 000 individuos
en su hábitat natural, en las
islas indonesias de Komodo, Flores y Rinca.
«Aunque se sabe que
otras especies de lagarto son
capaces de formar huevos
sin esperma del macho, esta es la primera vez que se
tiene constancia de este proceso en un dragón de Komodo» ha reflejado un comunicado del zoológico de
Chester.
Recuerda y contesta
Todos los seres vivos se reproducen. Este proceso conduce
a la formación de organismos semejantes y asegura
la perpetuación de las especies.
F
¿Qué efecto tiene la función reproductora a nivel
de la especie?
F
¿Cómo se llama el aparato encargado
de la reproducción?, ¿de qué órganos consta?
F
¿Cómo se llaman las células que se unen
en la fecundación?
La reproducción puede ser asexual y sexual.
La unión de los gametos se llama fecundación y continúa
con un proceso de desarrollo embrionario.
La reproducción de los animales
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1 El proceso de la reproducción
La reproducción es el proceso por el cual los seres vivos producen nuevos individuos semejantes a los progenitores, asegurando la perpetuación de las especies.
En los animales existen dos tipos de reproducción: sexual y asexual, según se produzca o no unión de células especializadas y, por tanto intercambio de material
genético. Algunas especies animales adoptan uno u otro tipo de reproducción dependiendo de las circunstancias ambientales.
1.1. Reproducción asexual
En este tipo de reproducción participa un solo individuo, de él se separa la unidad reproductora que puede ser una célula o un grupo de células, dando lugar, tras
su desarrollo, a un individuo genéticamente igual al progenitor. También se llama
multiplicación vegetativa y existen diferentes tipos:
• Gemación. Es frecuente en poríferos y cnidarios. Se produce a partir de una protuberancia o yema que se desarrolla y da lugar a un nuevo individuo que se separa del progenitor. En ocasiones pueden quedar unidos formando una colonia.
• Escisión o fragmentación. Consiste en la rotura espontánea del organismo
progenitor en dos o más fragmentos, cada uno de los cuales dará lugar, tras su
desarrollo a un individuo completo, adulto e independiente. Se produce en algunos cnidarios y en numerosos anélidos.
También se da en algunos cnidarios mediante un proceso llamado estrobilación.
El pólipo se fragmenta transversalmente varias veces y cada una de las partes o
éfiras se diferencia en una medusa adulta.
Fragmento regenerado
Yema
Estrella de mar
Hidra de agua dulce
Fragmento regenerado
Un caso especial de fragmentación es la poliembrionía, que ocurre cuando el
embrión se divide en las primeras etapas del desarrollo embrionario. En vertebrados se produce en el armadillo, cuyo embrión se divide en cuatro u ocho en
una fase temprana del desarrollo. En la especie humana, cuando sucede, da lugar a gemelos monocigóticos.
Actividades
1 ¿Cuál es la diferencia principal entre
los dos tipos de reproducción?
2 ¿Cuáles son las ventajas
de los animales con reproducción
asexual?
186
1.2. Ventajas e inconvenientes de la reproducción asexual
En condiciones favorables, mediante una reproducción asexual, tan solo se necesita un individuo para producir, en poco tiempo, una gran cantidad de descendientes en los que se mantienen las características del progenitor. Además, los procesos reproductores, excepto en algunos casos, no son especialmente complejos.
Pero, en la reproducción asexual, salvo por mutaciones, no hay variabilidad genética, lo que dificulta la adaptación a otros ambientes y la evolución de las especies.
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1.3. Reproducción sexual
La reproducción sexual se realiza mediante la unión de dos células provenientes de
dos individuos distintos. Ambos progenitores suelen ser morfológicamente distintos y pertenecen a sexos diferentes: macho y hembra. Los descendientes poseen caracteres procedentes de ambos progenitores.
En la reproducción sexual de los animales, cada uno de los progenitores produce
células haploides* (n) especializadas, llamadas gametos, que portan información
genética del individuo que la produce. La unión de ambos gametos se denomina fecundación, y tras ella se forma una célula huevo diploide* (2n), denominada cigoto, a partir de la cual se desarrolla un nuevo individuo.
La reproducción por gametos se denomina gametogamia y puede ser de dos tipos:
• Partenogénesis. El nuevo individuo se desarrolla a partir únicamente del gameto femenino sin producirse fecundación. Puede ser accidental o habitual y,
a pesar de no haber fecundación, se considera como un tipo de reproducción
sexual, ya que hay producción de gametos.
Es típica de insectos, como las abejas y las hormigas, en los que los óvulos sin fecundar dan origen a machos. También se da en algunos crustáceos y otros invertebrados.
• Anfigonia. Es el tipo más frecuente e implica fecundación y fusión del material
genético de los gametos (cariogamia). Se forma un cigoto que posee ambas informaciones genéticas, y a partir del cual se desarrolla un individuo con caracteres de ambos progenitores.
A
B
Los gametos masculinos, o espermatozoides
(A), son pequeños y móviles. Los gametos
femeninos, u óvulos (B), son grandes
y sin capacidad propia de desplazamiento.
* Haploide: Célula o individuo cuya
dotación cromosómica está formada
por un único juego de cromosomas, se
representa como n.
* Diploide: Célula o individuo cuya
dotación cromosómica es doble, formada
por dos copias de cada cromosoma,
se representa como 2n.
Según las características que presenten los gametos, se pueden distinguir tres
modalidades:
– Isogamia. Los dos gametos son estructuralmente iguales, se llaman isogametos y por lo general tienen estructuras locomotoras como cilios o flagelos. No
es típica de animales, pero es frecuente en muchos protoctistas.
– Anisogamia. Los dos gametos (anisogametos) tienen formas similares, pero
son de tamaños diferentes. El mayor recibe el nombre de macrogameto y el
menor, microgameto.
– Oogamia. Podría ser considerada un tipo especial de anisogamia, en la que
uno de los gametos es inmóvil y de gran tamaño (óvulo), y el otro es móvil y
pequeño (espermatozoide). Se da en la mayor parte de animales.
1.4. Ventajas e inconvenientes de la reproducción sexual
En la reproducción sexual son dos los individuos progenitores que aportan características a los descendientes. Cuando se produce la fecundación, se mezclan los
materiales genéticos de ambos gametos, lo que da lugar a nuevas y únicas combinaciones genéticas.
De esta forma, los individuos resultantes de una reproducción sexual manifiestan
una mezcla única de características que proceden de dos progenitores. Esto implica la aparición constante de nuevas combinaciones de caracteres, lo que aumenta
la variabilidad de las especies, favorece los procesos de adaptación a cambios ambientales y facilita la evolución.
Sin embargo, para que ocurra este tipo de reproducción es necesario que se formen células especializadas (los gametos), que se encuentren dos individuos de sexos diferentes, que se desarrollen mecanismos para el encuentro y la fusión de ambos gametos, y que tenga lugar el desarrollo posterior del cigoto. Estos procesos
implican una mayor dificultad y un mayor gasto energético que en la reproducción asexual.
La reproducción de los animales
En las abejas, el zángano nace a partir de
óvulos sin fecundar, este proceso se
denomina partenogénesis.
Actividades
3 ¿A qué se llama gametogamia?
4 Indica los tipos de reproducción
por gametogamia, y señala
qué tipo poseen los mamíferos.
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2 El aparato reproductor masculino
Los animales que tienen reproducción sexual están provistos de un aparato reproductor, donde se forman los gametos y que posibilita la fecundación. Los órganos
principales son las gónadas formadoras de gametos y hormonas sexuales. Otros órganos, los gonoductos, transportan los gametos al exterior, donde, en algunos casos, se produce la fecundación.
Testículos
Vesícula
seminal
Conducto
eyaculador
Aparato reproductor masculino de un insecto.
Los aparatos reproductores masculino y femenino se diferencian por su morfología
y función. Los animales que presentan ambos aparatos se denominan hermafroditas. Muchos invertebrados sésiles*, la mayoría de los platelmintos, los gasterópodos pulmonados como el caracol, algunos anélidos y algunos peces son animales hermafroditas.
Las especies en las que cada tipo de aparato reproductor se encuentra en individuos
distintos se denominan unisexuales. Los artrópodos, muchos peces y todos los demás vertebrados son unisexuales.
2.1. Anatomía del aparato reproductor masculino
* Sésil: Tipo de animal que vive unido
a un sustrato. Por tanto, es inmóvil.
Conducto deferente.
Conecta el epidídimo
con la uretra.
Existen muchos tipos de aparatos reproductores masculinos, desde los más sencillos de invertebrados hasta los más complejos de vertebrados.
Vesículas seminales. Segregan
un fluido denso y viscoso
que contiene nutrientes.
Próstata. Segrega un líquido
alcalino a la uretra,
neutralizando su pH.
Glándulas de Cowper. Segregan
líquido lubricante.
Uretra. Conducto
de salida de exterior.
Testículos. Constituidos por multitud de túbulos seminíferos
en cuyas paredes se forman los espermatozoides. En la
mayoría de los mamíferos están alojados en el saco escrotal
que es externo, lo que asegura la producción de
espermatozoides, ya que requieren una temperatura algo
menor que la del resto del cuerpo. En los demás vertebrados
y en mamíferos marinos los testículos se localizan en el
interior del abdomen.
188
Pene. Es el órgano copulador.
Deposita los espermatozoides
en el interior del aparato
reproductor femenino.
Epidídimo. Tubo retorcido
continuación de los
túbulos seminíferos,
donde los
espermatozoides se
almacenan y maduran.
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3 El aparato reproductor femenino
En el aparato reproductor femenino, además de las gónadas y los gonoductos pueden existir otros órganos complementarios que sirven para nutrir y contribuir al
desarrollo del embrión, como ocurre en los mamíferos, en los que los nuevos
individuos se desarrollan en el interior del cuerpo de las hembras.
En las hembras de algunos invertebrados, como, por ejemplo, algunos insectos, se presentan unos receptáculos seminales en los que se almacenan los espermatozoides que aporta el macho en la cópula. Cuando la hembra produce
óvulos, va liberando espermatozoides y realiza una puesta de huevos por medio
de un órgano denominado ovopositor.
3.1. Anatomía del aparato reproductor femenino
El aparato reproductor femenino con una estructura más compleja se encuentra en
las hembras de los mamíferos.
Ovarios. En ellos se encuentran
los folículos primarios, que darán
lugar a los óvulos. Elaboran también
las hormonas femeninas.
Oviductos o trompas de Falopio.
Conductos donde se produce la
fecundación. En sus paredes existen
unas células ciliadas que facilitan
el desplazamiento del óvulo.
Ovario
Útero
Cuello
del útero
Vagina
Útero o matriz. Es el órgano donde
se produce la gestación en los
animales vivíparos. Está formado
por una capa interna, el perimetrio,
una media o miometrio y el
endometrio, que protege y nutre
al embrión.
Vagina. Es el órgano copulador
femenino. Es un conducto de
paredes musculosas que se adapta
al pene en el coito.
Genitales externos o vulva.
Constituidos, en la mujer, por los
labios mayores, labios menores,
clítoris y glándulas de Bartolino, que
segregan un líquido que humedece
la vagina.
Actividades
5 Señala las funciones de los siguientes órganos: ovarios, epidídimo, útero, próstata
y glándulas de Bartolino.
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4 La estructura de los gametos
En los mamíferos los gametos masculinos y los femeninos son muy distintos tanto
en su forma como en su tamaño y en su capacidad de desplazamiento.
4.1. Estructura del espermatozoide
En general, los espermatozoides son células alargadas, en las que se pueden distinguir varias partes.
Cabeza con el núcleo
rodeado de poco
citoplasma y una estructura
en su parte anterior llamada
acrosoma, que contiene
enzimas para la digestión
de las paredes del óvulo.
Cuello, con dos centriolos.
En esta zona se acumulan
gran número de mitocondrias
situadas en espiral.
Cola, que al comienzo está
rodeada de una pequeña
parte de citoplasma.
Espermatozoides vistos al microscopio
óptico.
Los espermatozoides de los animales son muy variados, así en mamíferos a veces
poseen una pequeña gota citoplásmica en el cuello, que se denomina equilibrador.
En muchos anfibios se observa una membrana ondulante a lo largo de todo el flagelo. Los turbelarios tienen espermatozoides biflagelados, y los de crustáceos no tienen flagelos y se desplazan por movimientos ameboides.
4.2. Estructura del óvulo
Los óvulos suelen ser células grandes y esféricas o algo ovoidales. En ellos se pueden distinguir varias partes.
Citoplasma,
que acumula gran
cantidad
de sustancias de
reserva,
denominada vitelo.
En la periferia
se encuentran los
gránulos corticales
que forman
la membrana
de fecundación.
Envoltura primaria,
corresponde
a la membrana
plasmática.
Óvulo y espermatozoides vistos al
microscopio electrónico de barrido.
Núcleo esférico con uno
o varios nucleolos.
Envoltura
secundaria,
constituida
por dos capas,
la zona pelúcida
formada por
glucoproteínas,
y la corona
radiada, formada
por células
foliculares que
rodean al óvulo.
Actividades
6 Explica por qué hay tantas mitocondrias en la zona del cuello del espermatozoide.
7 Señala las diferencias entre la zona pelúcida y la corona radiada.
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5 La gametogénesis
Se denomina gametogénesis al proceso de formación de los gametos. Se lleva a
cabo tanto en las gónadas masculinas como en las femeninas.
Los gametos derivan de células germinativas mediante meiosis. Aunque esencialmente los procesos de formación de gametos masculinos y femeninos son similares, existen algunas diferencias significativas.
Espermatogénesis
Fase de proliferación.
Las células germinales
diploides comienzan
la mitosis,
y forman
espermatogonias.
Ovogénesis
Espermatogonia
Ovogonia
Fase de crecimiento. Las espermatogonias
aumentan de tamaño y se transforman en
espermatocitos de primer orden.
Fase de crecimiento. Al nacer, cada hembra tiene un
número concreto de ovogonias, que aumentan de tamaño y
acumulan vitelo, transformándose en ovocitos de primer
orden. Estos comienzan la profase I meiótica y se
paralizan antes de la metafase I, hasta la pubertad.
El ovocito queda rodeado de una capa de
células que forman el folículo primario. Con
la pubertad, en cada ciclo sexual, uno o más
ovocitos crecen rápidamente y acumulan
vitelo pasando a la siguiente fase.
Espermatocito de
primer orden
Ovocito
de primer
orden
Fase de maduración.
Los espermatocitos de primer
orden terminan la primera
división meiótica convirtiéndose
en dos espermatocitos de
segundo orden, que comienzan
la segunda división
meiótica, dando cuatro
espermátidas con un
número haploide
de cromosomas.
Fase de proliferación.
Las células germinales
diploides aumentan
su número
y producen
ovogonias
por
mitosis.
Célula germinal
Célula germinal
Fase de maduración. Cada
ovocito finaliza la primera
división meiótica
originando un ovocito de
segundo orden, y un
primer corpúsculo polar.
En la segunda división meiótica
el ovocito de segundo orden bloquea la división
en metafase, completándose en la fecundación.
En la mayoría de mamíferos los ovocitos secundarios
en metafase que no son fecundados, degeneran.
Ovocito de
segundo orden
Espermatocito
de segundo
orden
Espermátidas
Espermiogénesis.
Las espermátidas se
transforman en
espermatozoides por
diferenciación celular.
El aparato de Golgi forma
el acrosoma y el centriolo
origina los microtúbulos
del flagelo.
Corpúsculos polares
Espermatozoides
Si se
completa
la meiosis,
se transforma
en óvulo y se
produce un segundo
corpúsculo polar A su vez el primer
corpúsculo dará dos corpúsculos polares.
Los tres corpúsculos producidos degeneran.
Actividades
8 ¿Qué tipos de divisiones celulares se producen en la espermatogénesis
y en la ovogénesis?, ¿qué significado tiene cada una?
9 Señala las semejanzas y diferencias entre la espermatogénesis y la ovogénesis.
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6 La fecundación en animales
La unión de gametos de distinto sexo para dar un cigoto se denomina fecundación.
Según el lugar donde se produzca, existen dos tipos:
* Copulación: Unión sexual de un macho
y una hembra. Durante esta unión,
el macho deposita los espermatozoides
en el interior del aparato reproductor
de la hembra.
• Externa. Se realiza fuera del organismo materno. Es característica de la mayoría
de animales acuáticos y algunos terrestres, como anfibios e insectos.
• Interna. Tiene lugar en el interior del aparato reproductor femenino. Se da en
algunos peces y en la mayoría de animales terrestres. Se realiza, generalmente,
mediante copulación*.
En animales hermafroditas se puede dar la autofecundación, que tiene lugar entre gametos de distinto sexo originados por el mismo individuo, aunque la mayoría de animales hermafroditas realiza fecundación cruzada.
6.1. Etapas de la fecundación
Antes de la fecundación se produce una descarga de espermatozoides, bien al medio externo o a los conductos genitales de la hembra. En la hembra se produce la
ovulación, la pared del folículo se rompe y el ovocito, con células de la corona radiada, sale del ovario. Esta expulsión se realiza en la zona superior del oviducto,
donde se produce la fecundación.
El encuentro entre los gametos se realiza normalmente gracias a la movilidad del espermatozoide. En la fecundación se distinguen las siguientes etapas:
Espermatozoide
Gránulos
corticales
Núcleo
del óvulo
Fusión de
membranas
Cono de
fecundación
Centriolo
Mitocondria
Núcleo
del óvulo
Núcleo del
espermatozoide
Pronúcleo
masculino
Pronúcleo
femenino
• Penetración del espermatozoide. En mamíferos, el ovocito está
rodeado de la corona radiada. El paso del espermatozoide, a través de la corona, se realiza mediante la enzima hialuronidasa del
acrosoma. Los espermatozoides llegan a la membrana pelúcida y
se adhieren a su superficie. Gracias a las enzimas que se liberan
desde el acrosoma, un espermatozoide de todos los que llegan,
consigue atravesar la membrana pelúcida, poniendo en contacto
las membranas de ambos gametos y fusionándolas.
• Activación del óvulo. En el punto de contacto con el espermatozoide, el citoplasma del óvulo produce un cono de fecundación
que engloba paulatinamente al espermatozoide y se retrae. La fusión de los gametos inicia la activación del óvulo, que completa
la meiosis. Los gránulos corticales del óvulo provocan un cambio
en su superficie formando la membrana de fecundación que impide la entrada de nuevos espermatozoides. El núcleo, un centriolo
y algunas mitocondrias del espermatozoide penetran en el citoplasma del óvulo.
• Unión de núcleos o cariogamia. El núcleo espermático, que recibe
ahora el nombre de pronúcleo masculino, se desplaza hacia el pronúcleo femenino, que también se mueve a su encuentro, desde la
zona donde ha tenido lugar la segunda división meiótica, y se produce la cariogamia. El material genético de ambos pronúcleos quedan encerrados por una membrana común, formándose el sincarion, y constituyendo un cigoto diploide.
Actividades
10 Señala las ventajas e inconvenientes de los dos tipos de fecundación.
11 Explica cómo se evita la fecundación de un óvulo por varios espermatozoides.
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7 El desarrollo embrionario
en los animales
El desarrollo del animal hasta que llega al estado adulto consta de dos periodos, uno
embrionario y otro postembrionario; el conjunto de ambos se llama ontogénesis.
El desarrollo embrionario comienza en el momento en que se forma el cigoto y termina con el nacimiento del individuo, por eclosión del huevo o en el parto.
Dependiendo de dónde se produzca el desarrollo embrionario y de las estructuras
que intervienen, se distinguen tres tipos de animales:
• Ovíparos. Se desarrollan en huevos, que son depositados en el medio donde viven. La fecundación puede ser interna o externa.
• Ovovivíparos. Se desarrollan en huevos que son retenidos en el interior de la
hembra, obteniendo el alimento a partir del vitelo. La fecundación siempre es
interna.
• Vivíparos. El embrión se desarrolla en los oviductos o en el útero de la madre,
obteniendo el alimento directamente de ella. La fecundación es interna.
El desarrollo dentro de la madre asegura mayor protección y viabilidad a los
embriones. Durante el desarrollo embrionario se forman todas las estructuras y
se desarrollan las funciones básicas del futuro adulto.
Aunque las transformaciones del embrión se suceden ininterrumpidamente, se distinguen las siguientes fases: segmentación, gastrulación, formación del mesodermo y organogénesis.
7.1. Segmentación
Una vez formado, el cigoto se divide por sucesivas mitosis, según planos meridianos y perpendiculares, originando 2, 4, 8… células, cada vez más pequeñas denominadas blastómeros que permanecen unidas. La masa esférica de estas células
se denomina mórula, y no aumenta de tamaño con respecto al cigoto. Conforme
avanza la segmentación, los blastómeros emigran hacia la periferia formando una
pared externa, el blastodermo, que deja una cavidad interior llena de fluido, llamada blastocele. Este estado se denomina blástula.
La cantidad de vitelo del huevo determina el tipo de segmentación y el tamaño
del blastocele. Cuando el huevo tiene gran cantidad de vitelo, su segmentación es
parcial, y el blastocele, pequeño.
Cigoto
Blastómeros
Mórula
Blástula
Blastodermo
Blastocele
Proceso de segmentación
Actividades
12 Señala las diferencias entre animales ovíparos, vivíparos y ovovivíparos.
13 ¿Qué diferencia hay entre una mórula y una blástula?
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7.2. Gastrulación
En esta fase, la blástula sufre una serie de plegamientos y cambios en la posición de
las células que concluyen en un estado denominado gástrula. En el proceso se forman tres capas u hojas embrionales que son el ectodermo, el mesodermo y el endodermo, a partir de las que se desarrollarán los diferentes tejidos y órganos.
En el proceso de gastrulación, lo primero que se forma es el ectodermo (capa externa) y el endodermo (capa interna). Por dentro del endodermo, la gástrula posee una
cavidad, el arquenterón, que comunica con el exterior por el blastoporo. La formación de estas capas puede realizarse por embolia o epibolia.
Embolia
Epibolia
Ectodermo
Endodermo
Ectodermo
Arquenterón
Invaginación
Endodermo
Arquenterón
Blastoporo
Se produce una invaginación de parte de la pared de la blástula,
que se acerca a la pared opuesta.
Micrómero
Blastoporo
Se produce un crecimiento rápido de una zona de la blástula,
formada generalmente por micrómeros.
A los animales, como poríferos y cnidarios, que solamente desarrollan estas dos hojas embrionarias se les llama diblásticos. El resto continúa su desarrollo con la formación de una tercera capa embrionaria entre las dos anteriores, el mesodermo.
Estos animales se llaman triblásticos.
7.3. Formación del mesodermo
Los animales triblásticos pueden originar, en el seno del mesodermo, una cavidad
llamada celoma. Dependiendo de si desarrollan celoma o no, se distinguen tres tipos de animales:
Esquizocelia
Células
endodérmicas
que emigran
hacia el interior
Cordones
celulares
Ectodermo
• Acelomados. Aquellos que no poseen celoma. El mesodermo se forma por proliferación de células endodérmicas y ectodérmicas de la gástrula, constituyéndose una masa celular compacta pero sin celoma.
• Pseudocelomados. Poseen un falso celoma, ya que se produce una cavidad pero
no está limitada por células del mesodermo. La capa mesodérmica se forma a
partir del endodermo, creando masas celulares que dejan cavidades, llamadas
pseudocelomáticas, limitadas por el endodermo y el mesodermo.
• Celomados. Con verdadero celoma. La formación del mesodermo, y por tanto
del celoma, se puede producir de dos formas:
– Enterocelia. Se originan dos evaginaciones endodérmicas que se independizan en cavidades celómicas.
– Esquizocelia. Algunas células endodérmicas emigran hacia el interior y se
multiplican, formando dos cordones celulares que se transforman en láminas
del mesodermo. Estas se desdoblan y forman cavidades celómicas.
Endodermo
Actividades
14 ¿En qué consiste la etapa de gastrulación?, ¿de qué manera se puede producir?
Cavidades
celómicas
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15 ¿Qué diferencias existen entre los animales diblásticos y los triblásticos?
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7.4. Organogénesis
Al terminar la gastrulación comienzan una serie de procesos en los que grupos de
células indiferenciadas, comienzan su diferenciación histológica o histogénesis. Los
tejidos se asocian para desarrollar y formar órganos, en un proceso denominado organogénesis.
Los distintos tejidos y órganos del individuo adulto se diferencian a partir de las tres
hojas embrionarias blastodérmicas:
– Del ectodermo se desarrollan: la epidermis del tegumento*, las formaciones tegumentarias, el recubrimiento de las aberturas naturales del cuerpo (boca, fosas
nasales, etc.), el sistema nervioso central y los nervios periféricos.
– Del endodermo se desarrollan: el tubo digestivo y sus glándulas anejas, el revestimiento interior de los pulmones y la vejiga urinaria y la cloaca en vertebrados.
– Del mesodermo no celómico se desarrollan: la capa dérmica de la piel, los huesos del esqueleto y la musculatura esquelética.
– Del mesodermo celómico se desarrollan: las gónadas, el aparato excretor y el
circulatorio, incluyendo el corazón.
* Tegumento: Corresponde a la capa
que cubre el cuerpo de un animal
o alguno de sus órganos internos.
7.5. Anejos embrionarios
Los anejos embrionarios son un conjunto de envolturas y cavidades cuya función
es proteger y nutrir al embrión, pero no van a formar parte del organismo adulto.
Se desarrollan a partir de la gástrula y son especialmente importantes en reptiles,
aves y mamíferos.
En los animales ovíparos, como aves y reptiles, se desarrollan los siguientes anejos embrionarios:
Saco
vitelino
Alantoides
Corion
• Corion. Es la membrana más externa, y se forma a partir del ectodermo y el mesodermo.
• Amnios. Queda por debajo del corion y rodea al embrión, en
su interior deja una cavidad llena del líquido amniótico que
baña al embrión y lo protege. Se forma del ectodermo y el mesodermo.
• Saco vitelino. Es una bolsa situada en la parte ventral del embrión y cargada de sustancias nutritivas que se consumen durante el desarrollo. Se forma a partir del endodermo y el mesodermo.
• Alantoides. Es una membrana a traves de la cual se produce el inCámara
de aire
tercambio de gases y donde se acumulan los productos de desecho
del embrión. Se forma a partir del endodermo y el mesodermo.
• Cáscara. El conjunto de embrión y anejos embrionarios se encuentran dentro de una cáscara producida por glándulas especiales.
En los mamíferos vivíparos, las envueltas extraembrionarias anteriores se modifican.
El corion emite numerosas prolongaciones o vellosidades coriales, que contactan íntimamente con las paredes del útero, el alantoides se extiende por debajo y se
forman vasos sanguíneos que establecen uniones con los de la madre y permiten
el transporte de compuestos nutritivos hacia el embrión. La estructura mixta redondeada y plana constituida por el corion, el alantoides y las paredes del útero materno se llama placenta. A su vez, el saco vitelino queda muy reducido y sin vitelo.
El cordón umbilical conecta la placenta y la zona ventral del embrión. Tiene estructura tubular, y engloba vasos sanguíneos, a través de los cuales se eliminan productos de excreción del embrión, se intercambian gases para la respiración y se
incorporan nutrientes.
La reproducción de los animales
Amnios
Intercambio
de aire
Cáscara
Embrión
Actividades
16 Indica de qué hojas blastodérmicas
derivan los siguientes órganos:
el hígado, el bíceps, el estómago,
los riñones y el cerebro.
17 Señala qué envolturas embrionarias
se desarrollan del ectodermo
y mesodermo y cuáles del
endodermo y el mesodermo.
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8 El desarrollo postembrionario
Después del nacimiento, comienza el desarrollo postembrionario, en el que los animales completan su formación. Acaba cuando llegan al estado adulto y el aparato
reproductor es funcional. Existen dos tipos de desarrollo postembrionario según la
complejidad del proceso:
• Desarrollo postembrionario directo. Constituye un simple proceso de crecimiento. El animal que nace es igual que el adulto. En ocasiones se completa con la diferenciación funcional de algún órgano. Es característico de animales con gran cantidad de vitelo, como reptiles, aves y algunos grupos de
insectos, también se da en animales vivíparos, como mamíferos.
• Desarrollo postembrionario indirecto. Es característico de animales con huevos de poco vitelo. El individuo nace en una fase muy temprana, que se llama
estado de larva, y completa su desarrollo posteriormente. La larva sufre una serie de transformaciones estructurales y fisiológicas hasta llegar al estado adulto,
que en los insectos se denomina imago. El conjunto de transformaciones se conoce como metamorfosis.
Actividades
8.1. Metamorfosis
18 ¿Qué es el desarrollo
postembrionario?, ¿qué tipos hay?
19 Señala las diferencias entre
la metamorfosis sencilla
y la metamorfosis compleja.
En el proceso de la metamorfosis, lo habitual es que la larva vaya adquiriendo mayor complejidad estructural hasta llegar a adulto, lo que se denomina metamorfosis progresiva. En animales parásitos es frecuente una metamorfosis regresiva, ya
que la larva tiene mayor complejidad que el adulto.
En el caso de la metamorfosis progresiva, esta puede ser sencilla o compleja.
Metamorfosis sencilla
Metamorfosis compleja
Huevos
Huevos
Oruga
Larva
Crisálida
(pupa)
Imago
La larva es muy parecida al adulto y las transformaciones se desarrollan
de manera gradual mediante crecimiento por sucesivas mudas
y sin periodos de inactividad. La poseen anfibios e invertebrados,
como anélidos, moluscos, crustáceos, equinodermos y algunos
insectos, como los saltamontes.
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Imago
La larva es muy diferente al adulto. Pasa por una fase de inactividad,
llamada pupa o capullo, en la que se destruyen tejidos y se forman
otros nuevos. Es típica de muchos insectos, como lepidópteros,
en los que la larva se llama oruga, la pupa, crisálida y el imago,
mariposa.
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9 Los ciclos biológicos
Se denomina ciclo biológico al conjunto de procesos que sigue una especie desde la formación del cigoto hasta que vuelve a reproducirse. Muchos organismos
alternan en sus ciclos de vida la reproducción sexual con la reproducción asexual.
En el caso de la reproducción sexual, como los gametos son haploides (n) y los cigotos diploides (2n), durante cualquier ciclo biológico se alternan dos fases: una de
células haploides o haplofase, que como mínimo está representada por los gametos, y otra fase de células diploides o diplofase, que como mínimo está representada por el cigoto que se forma después de la fecundación.
Esta alternancia de fases se da en todas las especies que tienen reproducción sexual,
de manera que el paso de la diplofase a la haplofase se realiza mediante meiosis, y
el paso de haplofase a diplofase se realiza en la fecundación.
9.1. Tipos de ciclos biológicos
Según el momento del ciclo en que se produzca la meiosis se diferencian tres tipos.
Ciclo haplonte
Ciclo diplonte
Ciclo diplohaplonte
Fecundación
Adultos n
Gametos n
Cigoto 2n
Adulto 2n
(esporofito)
Meiosis
Mitosis
Gametofito
(n)
Meiosis gamética
Adulto 2n
Meiosis
Fecundación
Cigoto 2n
Gametos n
Cigoto 2n
El cigoto diploide se divide por meiosis
(meiosis cigótica) formando cuatro
células haploides, que originan
individuos adultos haploides, estos por
mitosis producen gametos que tras la
fecundación darán cigotos nuevamente
diploides. Este ciclo es característico de
moneras, algunos protozoos, algas y
hongos. En animales no se presenta en
ninguna especie.
Gametofito
(n)
Fecundación
En este ciclo, la meiosis tiene lugar
durante la gametogénesis (meiosis
gamética). El cigoto diploide se divide
por mitosis y da lugar a un individuo
adulto constituido por células diploides.
Los adultos producen gametos haploides
por meiosis, que tras la fecundación
generarán nuevamente cigotos diploides.
Este ciclo se da en animales, algunos
protozoos, algas y hongos.
El cigoto diploide se divide por mitosis
originando un adulto diploide
(esporofito), que por meiosis reproduce
esporas haploides. Las esporas originan
adultos haploides (gametófitos), que por
mitosis forman gametos, estos tras la
fecundación dan un cigoto diploide. En
las plantas con flores el gametofito (n) es
microscópico y se encuentra dentro del
esporofito (2n)
Actividades
20 Indica si la dotación cromosómica es haploide o diploide en los gametos,
el cigoto y los individuos adultos de un ciclo haplonte y de un ciclo diplonte.
21 ¿A qué se llama meiosis esporogénica? ¿Qué organismos tienen este tipo de meiosis?
La reproducción de los animales
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10 La clonación. Técnicas,
aplicaciones y repercusiones
La clonación es un proceso por el cual una célula se divide repetidas veces formando un grupo de células, llamado clon, que tienen todas la misma información
genética, y por tanto son células idénticas.
En un organismo pluricelular, todas sus células proceden de una única célula
madre o cigoto. En el desarrollo embrionario los grupos de células se especializan y realizan funciones distintas.
* Célula totipotente: Tipo de célula
madre capaz de formar individuos
completos, al no estar todavía
diferenciada, como es el caso del óvulo
fecundado o los blastómeros.
En ingeniería genética, clonar es aislar y multiplicar un gen, o de manera más
general un fragmento de ADN. El término clonación también se puede aplicar
a la formación de organismos idénticos a partir de un solo progenitor mediante
reproducción asexual. Los organismos así formados se denominan clónicos y se
pueden obtener principalmente mediante dos técnicas distintas.
División de embriones
Transferencia de núcleos
Ovocito enucleado
Cigoto
Células
totipotentes
Núcleo
Cultivo de células para
formar un embrión
Cigoto
Implantación
del embrión
Células
embrionarias
Cultivo del
embrión
Implantación del embrión
Se realiza en un estado inicial de desarrollo en el cual todavía las células
del embrión no se han diferenciado y son totipotentes*. Cada una
de las divisiones del embrión puede producir un individuo completo.
Este mecanismo conduce a la formación de seres idénticos entre sí,
pero diferentes a los individuos progenitores. Es un proceso similar
a la formación de gemelos monocigóticos.
Se transfieren núcleos de células embrionarias no diferenciadas a ovocitos
a los que previamente se les ha quitado su núcleo (enucleados).
Los individuos producidos son idénticos al que se desarrollaría
de las células embrionarias. También se pueden transferir núcleos de
células somáticas a óvulos o cigotos, en cuyo caso los individuos
obtenidos serían idénticos al adulto del cual proceden los núcleos.
10.1. Aplicaciones de la clonación
Actividades
22 ¿Qué es un clon? Explica
una manera de obtener animales
clónicos.
23 La aplicación de la clonación
en la ganadería podría llevar
a la pérdida de diversidad genética.
¿Qué problemas puede ocasionar
esto en el futuro?
24 Explica dos aplicaciones
de las técnicas de clonación.
198
Las aplicaciones de la clonación son muy diversas, y según se perfeccionen las
técnicas se podrán encontrar nuevos campos de aplicación. Entre ellas:
• Investigación biológica básica, para conocer los mecanismos del ciclo celular
y el control de la diferenciación celular.
• Producción ganadera, con la selección de individuos, variedades o especies
con determinadas características, como buenos rendimientos en la producción
de carne, leche, etc.
• Recuperación de especies protegidas, como algunas en vías de extinción que
son difíciles de criar en cautividad.
• Obtención de animales clónicos transgénicos, con la ayuda de la ingeniería
genética, para producir medicamentos y principios farmacéuticos útiles.
• Utilización terapéutica, mediante la llamada clonación terapéutica, en la que
se obtienen células madre embrionarias capaces de generar cualquier tejido.
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10.2. Clonación terapéutica y células madre
El proceso de la clonación terapéutica se inicia obteniendo embriones,
a partir de un ovocito enucleado, en el que se ha introducido el
núcleo de otra célula. Los embriones que se producen son
mantenidos en laboratorio, en estado de blastocisto, y
de ellos se obtienen células madre embrionarias, que
son pluripotentes*.
Las células madre obtenidas son cultivadas en medios
especiales y programadas convenientemente para producir líneas celulares capaces de desarrollar distintos
tipos celulares o tejidos.
Las líneas celulares pueden provenir de células madre embrionarias o de células madre de tejidos adultos. Estas últimas son células multipotentes*, aunque
recientemente se ha comprobado que cultivadas en
medios específicos pueden convertirse en pluripotentes, desarrollando tejidos distintos del que proceden.
Blastocito
Células
pluripotentes
Cultivo de
células para
obtener
líneas
celulares
Cigoto
Célula
somática
Ovocito
enucleado
Los tejidos cultivados son trasplantados o injertados para sustituir o regenerar tejidos dañados. De esta forma, no existe rechazo, ya que las líneas celulares implantadas proceden del mismo paciente. Esta técnica puede ser utilizada en el tratamiento de diversas enfermedades, como diabetes, enfermedad de Parkinson,
lesiones medulares, infarto de miocardio, etc.
10.3. Repercusiones biológicas, sociales y legales
Las investigaciones con embriones humanos han propiciado una gran polémica
en la sociedad. La posible aplicación de técnicas de clonación en humanos es la que
ha despertado mayor temor y un gran debate por parte de algunos sectores.
* Célula pluripotente: Tipo de célula
capaz de diferenciarse en cualquier tejido.
Estas células se pueden dividir
indefinidamente, al contrario
de lo que ocurre con las células somáticas
adultas, que con el tiempo degeneran y
mueren.
* Célula multipotente: Tipo de célula
capaz de generar nuevas células del
tejido del que procede pero no de otros.
Por un lado, los avances científicos pueden aportar mayor bienestar social, pero por
otro, algunas investigaciones, técnicas y aplicaciones de los avances científicos
dan lugar a problemas sociales, éticos, morales e incluso legales.
El desarrollo de la investigación en determinados campos, como la clonación, ha
hecho necesario que los países regulen mediante leyes y normas las nuevas investigaciones científicas, sus métodos y sus aplicaciones, garantizando la protección de
los derechos de las personas y la dignidad humana.
En julio de 2007 se aprobó en España la ley de investigación biomédica, que ofrece un marco legal para la regulación de los aspectos científicos y ético-jurídicos de
los últimos avances científicos. Entre los puntos destacables de esta ley están:
– Busca el equilibrio entre la libertad de investigación y la protección de los derechos de las personas implicadas, estableciendo garantías éticas y jurídicas.
– Autoriza las técnicas de transferencia nuclear y prohíbe la creación de embriones con fines de investigación.
– Garantiza el derecho a no ser discriminado, el deber de confidencialidad y el principio de gratuidad de las donaciones de material biológico.
– Refuerza la integración de la investigación en las actividades del Sistema Nacional de Salud.
– Plantea la creación de un Comité de Bioética en España, que se encargará de incrementar las garantías y seguridad de las investigaciones biomédicas.
– Existirán diversos Comités de Ética de la Investigación que vigilarán para que
los proyectos que se desarrollen se adecuen a los requerimientos metodológicos, éticos y jurídicos establecidos.
La reproducción de los animales
Actividades
25 ¿Qué diferencias existen entre
células totipotentes, pluripotentes
y multipotentes?
26 La implantación de tejidos
cultivados, provenientes de
clonación, se denomina terapia
celular. Cita alguna enfermedad
que pueda curarse mediante
este tipo de terapia.
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11 El control artificial de la reproducción
En la especie humana la esterilidad es una enfermedad que afecta a un alto porcentaje de parejas.
Las técnicas biomédicas de reproducción asistida han constituido una gran ayuda
para estas parejas. Las técnicas empleadas son:
Fecundación
in vitro
Tra
nsf
ere
nci
a
Espermatozoides
• Inseminación artificial. Consiste en la introducción artificial de semen en el
útero de la mujer. Requiere la estimulación hormonal de la ovulación en la mujer, y la selección y concentración de espermatozoides móviles y desarrollados.
• Transferencia intratubaria de gametos. Se transfieren espermatozoides y óvulos a las trompas de Falopio, en donde se produce una fecundación natural.
• Fecundación in vitro. Se obtienen ovocitos mediante punción
transvaginal y aspiración folicular. Estos son fecundados con
espermatozoides en el laboratorio. Los cigotos obtenidos se
cultivan in vitro durante dos o cuatro días y posteriormente se
transfieren al útero de la mujer en estado de blastocisto.
En esta técnica se obtienen varios embriones, de los cuales
solo se transfieren algunos. Los demás se conservan congelados, lo que permite realizar un nuevo implante si el primero no resulta eficaz, ya que no existen riesgos de malformaciones por haber sido crioconservados. La actual Ley española
de reproducción asistida permite conservarlos hasta un máximo de cinco años.
• Inyección intracitoplasmática de espermatozoides. Se puede considerar
una variante de la fecundación in vitro. Por micromanipulación se introduce un
solo espermatozoide directamente en el interior del ovocito. Es empleada
cuando el número de espermatozoides es muy bajo, o su motilidad, escasa.
La probabilidad de éxito de las diferentes técnicas es variada y depende de diversos
factores, como, la edad de la mujer, la respuesta hormonal, las patologías de cada
miembro de la pareja y el número de embriones transferidos.
Extracción
de ovocitos
Ovocitos
11.1. Técnicas de reproducción asistida en animales
A comienzos del siglo XX, se empezaron a desarrollar técnicas de reproducción asistida en animales, para la mejora genética y con fines económico-productivos, tratando de conseguir la misma fertilidad que en la reproducción natural. Entre ellas:
• Inseminación artificial. Se extrae y congela el semen para su implantación en
la matriz de la hembra en el momento de la ovulación. Esta técnica es ampliamente utilizada en el ganado vacuno, porcino, ovino, equino y otros, con individuos seleccionados para incrementar la producción de leche o carne.
• Clonación de embriones. Se realiza a partir del núcleo de una célula adulta,
como el caso de la oveja Dolly, o bien mediante la división de embriones.
• Fecundación in vitro y transferencia de embriones. Se emplea en muchos
animales con problemas de reproducción.
Actividades
La inyección citoplasmática
de espermatozoides es una solución
muy eficaz a los problemas de infertilidad
masculina.
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27 Explica en qué consiste la fecundación in vitro.
28 Cita las técnicas utilizadas en la reproducción de animales.
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Laboratorio
Observación y análisis de un huevo de gallina
El huevo de gallina es un buen ejemplo para estudiar las capas anexas producidas por los oviductos,
con objeto de nutrir y proteger al embrión durante su desarrollo.
Objetivos
Material necesario
• Conocer la morfología externa, la estructura interna
y la composición del huevo de las aves.
• Comprender la formación y función de las
diferentes capas del huevo.
• Practicar técnicas de disección.
–
–
–
–
–
Dos huevos de gallina
Placa Petri
Pinzas y tijeras de punta fina
Cuentagotas o jeringuilla
Portaobjetos
– Ácido clorhídrico al 20 %, disolución
de hidróxido sódico al 20 % y solución
de sulfato de cobre al 1 %
– Tubos de ensayo
– Lupa binocular
Desarrollo
1. Colocamos el huevo sobre la placa Petri y observamos
su morfología externa. Apreciamos una parte más roma
y otra más puntiaguda. Pasamos los dedos por la superficie
y notamos que es rugosa.
2. Con la punta de las tijeras y mucho cuidado, hacemos un
pequeño agujero en la cáscara del huevo para introducir las
pinzas, y con cuidado, tratando de no romper las membranas
internas, vamos retirando la cáscara a pedazos para abrir una zona
y poder observar el contacto estrecho entre cáscara y membranas.
3. Colocamos un trozo de cáscara debajo de la lupa y observamos
los diminutos poros que posee y que aseguran una aireación
al embrión.
4. Ahora ponemos de canto el trozo de cáscara y observamos cómo
está formada por dos capas, en las que se aprecia una diferencia
de tonalidad.
5. Ponemos el trozo de cáscara en un portaobjetos, sobre el cual
echamos una gota de ácido clorhídrico al 20 %. Bajo la lupa
observamos cómo se producen burbujas de gas.
8. A través del agujero realizado sacamos con cuidado la yema,
procurando no romperla, y la colocamos en la placa Petri.
Podremos observar en la superficie amarilla la existencia
de un área redonda, pequeña y blanquecina que corresponde
al disco germinativo, zona donde da comienzo la segmentación
y, por tanto, la formación del embrión. Rodeando toda la yema
se encuentra la membrana vitelínica que romperemos
ligeramente con las pinzas, liberándose los compuestos que
forman el vitelo.
9. Abrimos un segundo huevo sobre la placa de petri evitando
que se rompa la yema. En la clara podremos apreciar dos zonas
de distinta densidad, una más interna y densa y otra exterior
menos densa. También pueden observarse dos zonas fibrosas
y blanquecinas que se unen a ambos extremos de la yema
y que son las chalazas.
1
2
3
6. Con cuidado, rompemos las membranas internas del huevo y con
ayuda de una jeringuilla, extraemos la clara del huevo tratando
de no tocar y romper la zona de la yema. Colocamos unos 2 mL
de clara en un tubo de ensayo y hacemos la prueba de Biuret.
Añadimos, a la clara del tubo de ensayo, 2 mL de disolución
de hidróxido sódico, agitamos y añadimos cuatro o cinco gotas de
sulfato de cobre. Observamos qué ocurre y anotamos los
resultados.
7. Si nos fijamos en las membranas del interior de la cáscara,
observamos que forman una cámara de aire en la parte roma
del huevo, donde se distinguen dos membranas fuertemente
unidas, pero que se separan en esa zona para formar una cámara.
4
5
6
Chalazas
8
7
9
Practica
29 ¿Qué gas crees que se desprende de la cáscara al añadir ácido clorhídrico? ¿Qué composición tiene la cáscara
a partir de esta observación?
30 ¿Para qué sirven las chalazas y la cámara de aire que queda en el interior de las membranas del huevo?
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Actividades de repaso
31 Indica las semejanzas y diferencias entre gemación, escisión
y poliembrionía.
37 El siguiente esquema representa el proceso de formación
de un tipo específico de gameto.
32 Define qué es la partenogénesis. ¿Por qué puede ser
considerada un tipo de reproducción sexual por gametogamia?
33 Copia el siguiente cuadro comparativo entre la reproducción
sexual y la asexual y complétalo con las ventajas e
inconvenientes de cada una.
Reproducción
sexual
Reproducción
asexual
Ventajas
Inconvenientes
funciones:
a) ¿De qué gameto se trata? ¿Cómo se llama el proceso de
formación de este tipo de gameto?
a) Forma óvulos.
b) ¿Cuáles son las principales fases de su formación?
b) Forma espermatozoides.
c) ¿Qué ocurre en cada una de esas fases?
34 Indica el nombre de los órganos que realizan las siguientes
c) Salida de espermatozoides al exterior.
38 Copia y relaciona las dos columnas, según el origen embrionario
d) Gestación en vivíparos.
35 Los siguientes dibujos corresponden al aparato reproductor
de la especie humana. Cópialos y nombra cada una de las
estructuras señaladas.
B
A
de cada elemento:
a) Huesos
b) Hígado
c) Sistema nervioso
1. Endodermo
2. Mesodermo no celómico
3. Ectodermo
d) Aparato excretor
4. Mesodermo celómico
39 Explica qué es la cariogamia y por qué solo se produce entre
dos núcleos.
40 El siguiente dibujo muestra una etapa de la fecundación.
C
I
D
H
G
E
F
a) Explica qué está ocurriendo.
b) ¿El óvulo y el espermatozoide son células haploides o
diploides?
A
B
C
c) ¿Cómo definirías la polispermia?, ¿qué es lo que la impide?
41 Define los siguientes términos: blastómero, mórula,
blastodermo, blastocele, blástula, gástrula, embolia, y celoma.
42 Cita los anejos embrionarios de reptiles, aves y mamíferos indica
su función y de qué hoja embrionaria proceden.
43 ¿Qué diferencia existe entre una metamorfosis sencilla
D
y una compleja? Pon algún ejemplo de cada una.
44 Enumera y diferencia las técnicas de reproducción asistida
E
empleadas en la especie humana.
45 Explica en qué se parece el proceso de formación de los
36 Realiza un dibujo de un espermatozoide y otro de un óvulo.
Incluye en ellos sus envolturas e indica sus partes.
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gemelos monocigóticos a una reproducción asexual.
Explica por qué se parecen tanto.
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Actividades de ampliación
46 Lee el siguiente texto y contesta a las preguntas del final.
En las abejas, la hembra fértil o reina se aparea con un macho solo
una vez en su vida, almacenando los espermatozoides en una bolsa
que se conecta al aparato genital y queda cerrada por una válvula.
Cada cierto tiempo la abeja reina abre la válvula y deja salir los
espermatozoides que fecundarán a los óvulos, dando organismos
diploides, hembras, que según su alimentación serán fértiles (abejas
reinas) o estériles (abejas obreras). Si no se abre la válvula, no pasan
espermatozoides, los óvulos pueden desarrollarse sin ser fecundados
y por tanto originarán individuos haploides, que son machos.
a) ¿Qué dos tipos de reproducción tienen las abejas?
Razona tu respuesta.
b) ¿Qué tipo de determinación del sexo poseen?
c) Describe su ciclo biológico y di a qué tipo pertenece.
47 La poliembrionía es un tipo especial de reproducción vegetativa.
¿En qué consiste? Un ejemplo muy conocido es el del armadillo.
Sus camadas son de cuatro u ocho cachorros. ¿Crees que todos
los cachorros serán del mismo sexo o habrá machos y hembras?
48 Indica la dotación cromosómica de las siguientes células:
a) Óvulo
d) Células foliculares
b) Ovocito de primer orden
e) Célula germinal
c) Ovocito de segundo orden
f) Ovogonia
49 Realiza una ordenación temporal de los siguientes tipos
y elementos celulares:
a) Ovocitos de primer orden
g) Sincarion.
b) Blástula
h) Gástrula
c) Celoma
i) Pronúcleo femenino
d) Ovocitos de segundo orden
j) Mórula
e) Ovogonias
k) Células germinales
f) Corpúsculos polares
l) Anejos embrionarios
50 El siguiente esquema representa un ciclo haplonte.
51 En febrero de 1997 la revista científica Nature publicaba la
primera clonación de un mamífero, la oveja Dolly, a partir
del núcleo de una célula adulta de ubre de una oveja (oveja A),
que se transfirió a un ovocito sin núcleo procedente de otra
oveja (oveja B). Posteriormente, este óvulo se implantó en una
tercera oveja (oveja C) que actuó como «madre adoptiva».
a) ¿De cuál de las tres ovejas llevaba la información genética
la oveja Dolly?
b) ¿Por qué crees que los investigadores seleccionaron núcleos
de células adultas y diferenciadas para realizar la experiencia
y no de células embrionarias?
c) Indica otras aplicaciones en las que se utilice la clonación.
52 Establece la diferencia entre células madre embrionarias
y células madre adultas. ¿Es lo mismo células madre que líneas
celulares? Infórmate sobre qué líneas celulares se usan en la
investigación biomédica, y compáralas con los tipos de células
que hay en los tejidos de una persona.
53 El número de especies en peligro de extinción se ha acelerado
en los últimos años, entre otras razones por el espectacular
crecimiento de la población humana y el uso intensivo
de recursos naturales. Con el nacimiento de la oveja Dolly
se pensó que las técnicas de clonación podrían utilizarse como
método para la recuperación de especies. Pero si, en muchos
casos, las especies se extinguen por la pérdida de diversidad
genética, las técnicas de clonación únicamente elevarían
el número de individuos, pero no la diversidad genética esencial
para el mantenimiento de las especies.
Las nuevas técnicas de reproducción asistida pueden ser
utilizadas en algunos planes de recuperación de especies
protegidas, como en el caso del programa de cría en cautividad
del lince ibérico, que incluye técnicas de reproducción in vitro.
a) ¿Por qué las técnicas de clonación no aumentan la diversidad
genética?
b) Además de la fecundación in vitro, ¿qué otras técnicas
de reproducción asistida existen?
c) Cita alguna especie animal en peligro de extinción a la que
creas se le puedan aplicar técnicas de fecundación in vitro.
d) En tu opinión, ¿merece la pena el gasto económico realizado
en la investigación para la recuperación de especies protegidas?
54 El siguiente esquema representa una técnica de control
de la reproducción. ¿De qué tipo de técnica se trata? Nombra
cada una de las partes señaladas. Explica en qué consiste esta
técnica y en qué casos se puede aplicar.
B
D
a) Copia el ciclo y señala los elementos y fases que lo forman.
b) ¿Cuál es la única estructura haploide en este ciclo?
c) ¿Qué dotación cromosómica tiene esa misma estructura
en un ciclo diplonte?
A
C
E
d) ¿Qué fase es diploide? ¿Qué dotación cromosómica tiene
esa misma fase en el ciclo diplonte?
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Orientaciones para un examen
A continuación se citan una serie de elementos que corresponden a
fases, etapas, estructuras o células características de un ciclo
biológico: gametangio masculino, gametofito, embrión, esporas,
cigoto, gameto femenino, esporofito, gameto masculino,
gametangio femenino.
a) Ordena los elementos anteriores para formar con ellos un ciclo
biológico.
b) ¿De qué tipo de ciclo biológico se trata?
c) ¿En qué momento del ciclo se produce la meiosis?
Análisis, interpretación y elaboración de ciclos biológicos
Recuerda que los ciclos de los seres vivos pueden tener una sola generación, y ser monogenéticos, o dos generaciones
y ser digenéticos. Solo algunas algas tienen ciclos trigenéticos.
Una generación del ciclo, la podemos definir como aquella etapa que comienza con una célula reproductora o a partir
de un fragmento, y que una vez se ha desarrollado y crecido, conduce a la formación nuevamente de células reproductoras
(gametos o esporas). A su vez, si nos fijamos en el número de juegos cromosómicos de sus células, podemos observar
que se alterna una fase con células haploides y una fase con células diploides. Esto es debido a que durante el ciclo vital existe
un proceso de reproducción sexual que implica una fecundación, y en otro momento, por tanto, debe existir una meiosis
para reducir el número de juegos cromosómicos a la mitad.
Si la meiosis se produce inmediatamente después de la formación el cigoto, y el resto del ciclo es haploide, se llama ciclo haplonte
o haplofásico, y la única célula diploide es el cigoto. Si la meiosis se produce en el momento de la formación de gametos, y el resto
del ciclo está constituido por células diploides, el ciclo se llama diplonte o diplofásico, donde solo los gametos son haploides.
Puede ser que en algunos seres vivos las dos fases tengan una larga duración y estén representadas por más de una célula,
entonces el ciclo se llama diplo-haplonte o diplo-haplofásico.
Según lo anterior, distinguimos entre:
Esporofito
Esporas
• Ciclos monogenéticos: haplontes o diplontes.
• Ciclos digenéticos: haplontes, diplontes o diplohaplontes.
Meiosis
Embrión
Elaboración del ciclo
Como vemos, nos dan dos fases adultas de un ciclo biológico
de plantas: la esporofítica y la gametofítica. Una productora
de esporas y otra de gametos. Vemos que figuran también
los gametangios (órganos productores de gametos) tanto
femeninos como masculinos y también los propios gametos,
que mediante la fecundación formarán el cigoto, también citado
en la lista. Como es un ciclo de plantas, del cigoto siempre
se desarrolla un embrión.
Gametofito
Cigoto
Fecundación
Gametos
Gametangios
y
y
Colocaremos primero el esporofito que produce esporas, que al germinar darán el gametofito, en el cual se desarrollan
gametangios y , formadores de gametos y , respectivamente. Por fecundación darán el cigoto, que desarrolla un embrión
a partir del cual se genera nuevamente el esporofito.
Se trata de un ciclo digenético (alternancia de generaciones) diplohaplonte, ya que existen dos fases adultas especializadas
en la reproducción, y del cigoto se desarrolla la fase diploide (esporofito) que alterna con la haploide (gametofito),
pues este se forma a partir de esporas (n) que el esporofito forma por meiosis.
3
n
n
4
F
2n
n
F
d) ¿Cómo se llaman los procesos representados
con los números 2 y 3?
2
F
c) Indica el nombre de las estructuras representadas
con los números 1 y 4.
Organismo
adulto
(2n)
F
b) ¿Es monogenético o digenético?
n
n
F
1
a) ¿De qué tipo de ciclo biológico se trata?
F
55 Sobre el siguiente ciclo esquematizado, contesta:
F
Practica
n
e) Pon un ejemplo de grupos de seres vivos que tengan
este tipo de ciclo.
Desarrollo
204
Unidad 10
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Aplicaciones de la Ciencia
El tratamiento de la esterilidad
La Organización Mundial de la Salud (OMS) considera la infertilidad como enfermedad. La esterilidad es un problema que
afecta, actualmente, a entre el 15 y el 20 % de las parejas. Tanto el hombre como la mujer pueden tener patologías
que dificultan o impiden la fecundación y, por tanto, el embarazo. Una de las técnicas empleadas con más éxito
para tratar la infertilidad es la fecundación in vitro y transferencia de embriones. Los niños nacidos por este método
se conocen como «bebés probeta»..
El primer bebé probeta del mundo nació en Gran Bretaña en
julio de 1978. Tras un largo camino, sus padres decidieron
someterse a un tratamiento pionero en aquellos años, bajo la
supervisión de los doctores Robert Edwards y Patrick Steptoe.
La noticia saltó a todos los medios de comunicación, y la
técnica fue vista como la solución perfecta para la esterilidad
femenina. Pero el equipo médico había aplicado la misma
técnica anteriormente a 78 mujeres sin obtener resultados
positivos. Unos años antes, en 1974, se anunció que el médico
británico Douglas Bevis había logrado el nacimiento de tres
niños utilizando técnicas de cultivo in vitro e implantación
artificial, pero este trabajo no fue aceptado por la comunidad
científica porque carecía de documentación rigurosa sobre el
método y control experimentales.
En España, el primer bebé probeta nació en 1984 en el Instituto
Universitario Dexeus de Barcelona. Desde entonces han nacido
varios miles de niños por este método. Su nacimiento fue posible
gracias a la labor del equipo del Laboratorio de fecundación in
vitro de dicho Instituto, encabezado por la doctora Anna Veiga,
pionera en España en técnicas de reproducción asistida, y que
actualmente trabaja como directora del Banco de Líneas Celulares
en el Centro de Medicina Regenerativa de Barcelona. El Instituto
Dexeus continúa investigando e incorporando metodologías y
técnicas novedosas en este campo. Recientemente ha logrado los
primeros embarazos con técnicas de reproducción asistida, en las
que ha hecho cultivar ovocitos inmaduros in vitro hasta conseguir
su maduración, lo que evita que la mujer tenga que tomar
hormonas estimulantes.
Diagnóstico genético preimplantacional
Con las técnicas de fecundación in vitro se tiene la posibilidad
de comprobar si un embrión es normal o no, desde el punto de
vista genético, antes de ser transferido al útero materno. Este
diagnóstico permite la prevención de enfermedades, disminuir
abortos y conseguir un embarazo con éxito.
Utilizando técnicas de diagnóstico genético preimplantacional,
el Instituto Universitario Dexeus, junto con Sistemas
Genómicos, empresa valenciana líder en España en análisis
genético, han conseguido recientemente el primer embarazo del
mundo de un bebé sin exostosis múltiple, rara enfermedad
hereditaria, de una pareja portadora de la misma.
Es evidente que estas técnicas propician una serie de debates
sociales y requieren de unas normas legales que regulen los
modernos avances y descubrimientos científicos y tecnológicos,
y en especial en los campos de la biomedicina y la
biotecnología. En España se aprobó en 1988 la primera Ley que
regulaba la reproducción asistida, convirtiéndose en uno de los
primeros países del mundo en hacerlo.
No te lo pierdas
Libros
En la red
F NILS TAVERNIER. La odisea de la vida. Ed. Blume
F www.advancedfertility.com/index.html
F RAMÓN LACADENA. Genética y bioética. Ed. Desdée de Brouwer.
La reproducción de los animales
Página del Centro de fertilidad de Chicago, con imágenes
de los primeros momentos del desarrollo embrionario.
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