Fisiología comparada_Relación CRÉDITOS

1. Fisiología comparada_RelaciónCRÉDITOS Autoría de la presentación en Power Point: Juan Ignacio Noriega Iglesias Texto (con modificaciones) e imágenes procedentes de: • Biología y Geología – 1Bachillerato • Autores del texto: Natividad Ferrer Marí, Miguel García Vicente, Manuel Medina Martínez. • Editorial: Bruño • Madrid, 2002 • ISBN 84-216-4329-0 • El resto de las imágenes procede de diversas fuentes en Internet.

2. Elementos del proceso de relación

3. Los coordinadores • Sistema endocrino • Glándula endocrina • Sistema nervioso central • Acción lenta • Sistema nervioso • Neuronas • Neurotransmisores • Célula blanco (diana) • Activación/Inhibición metabolismo celular • Glándula endocrina • Fibra muscular • Acción rápida

4. Coordinación nerviosa • Neuronas • Características • Excitabilidad • Conductividad • Anatomía • Soma (= pericarion) • Ganglios • Núcleos • Dendritas • Axón • Vaina de mielina • Nódulos de Ranvier • Botones sinápticos • Nervios (en el SNP) • Tractos (en el SNC) • Células gliales

5. Tipos de neuronas • Sensitivas (aferentes) • Receptor Neurona de asociación • Motoras (eferentes) • Procesador Efector (músculo, glándula) • Interneuronas (neuronas de asociación) • Conectan neurona sensitiva con neurona motora • Redes de asociación en encéfalo (procesos asociativos: memoria)

6. El impulso nervioso(I)Flujo de iones a través y a lo largo de la membrana de la neurona • Potencial de reposo • Equilibrio Donnan • Transporte activo (bomba Na/K) • Exterior: Na+, Cl- • POSITIVO • Interior: K+, aniones de proteínas • NEGATIVO • Polaridad de membrana • Diferencia de potencial (-70 mV)

7. El impulso nervioso (II) http://intro.bio.umb.edu/111-112/112s99Lect/neuro_anims/a_p_anim1/WW3.htm Los potenciales de reposo y acción se miden con sendos electrodos situados a ambos lados de la membrana plasmática Salida de K+ Estímulo Comienza a bombearse Na+ al exterior Exceso de cationes en el exterior de la membrana Estímulos: fotones (conos, bastones), moléculas (quimiorreceptores nasales, vomerianos o linguales), cambios de presión en perilinfa y endolinfa (oído interno; células de Corti), etc.

8. La sinapsis químicaUnión funcional, sin contacto, entre dos neuronas o entre una neurona y una célula efectora (fibra muscular, célula diana) • Partes de la sinapsis • Membrana presináptica • Del botón terminal axón • Anastomosis vesículas con neurotransmisores • Brecha sináptica • 200 A • Neurotransmisor • Membrana postsináptica • De la dendrita • Del nodo de Ranvier de otro axón • De la fibra muscular • De una célula diana • Receptores específicos para neurotransmisor

9. Sinapsis y neurotransmisores • Clases de sinapsis • Excitadoras: con los neurotransmisores: • Acetilcolina • Adrenalina (= epinefrina) • Noradrenalina (= norepinefrina) • Dopamina (L-Dopa) • Inhibidoras: Con los neurotransmisores: • Endorfinas (ß-endorfina) • Encefalinas • GABA • Alanina • Glicina • Serotonina

10. Sinapsis y neurotransmisores en la placa motora • Acetilcolina • Excitadora músculo estriado • Inhibidora músculo cardíaco • Noradrenalina • En neuronas motoras del SN Simpático (p. 322)

11. Sinapsis en la placa motora

12. El procesamiento de la información (I) • Interpretación del estímulo: • En la correspondiente zona de proyección del encéfalo • Intensidad del estímulo: • Directamente proporcional a: • nº de neuronas excitadas • frecuencia de impulsos por neurona

13. El procesamiento de la informacíón (II) • Recepción de la información y respuesta correspondiente: • Vías sensitivas: convergentes (para procesamiento eficaz) • Vías motoras: divergentes (para ejecución eficaz) Célula de Corti Cono Corpúsculo de Meissner

14. El procesamiento de la informacíón (III)Arcos reflejos/Actos reflejos • Arco reflejo: • Sencillo • Neurona sensitiva • Neurona motora • Complejo I • Neurona sensitiva (larga dendrita, corto axón) • Interneurona • Neurona motora (corta dendrita, largo axón) • Complejo II • n x Neuronas sensitivas • n’ x Interneuronas • n’’ x Neuronas motoras

15. El procesamiento de la informacíón (IV)Arcos reflejos/Actos reflejos/Actos voluntarios • Acto reflejo: Reacción simple que transcurre rápidamente (aferencia  eferencia) • Acto reflejo innato (= no condicionado): desdenacimiento • Desecación conjuntiva parpadeo • Objeto en aproximación rápida a ojo  parpadeo • Súbita corriente de aire a córnea  parpadeo • Bolo alimenticio en base lengua  deglución • Golpe en base rótula  reflejo rotuliano • Olor o vista de alimento  salivación (“se me hace la boca agua”) • Frotamiento al perro acostado en zona intercostal  movimiento convulsivo de pata trasera • Acto reflejo condicionado: requiere aprendizaje. • Débil sonido o corriente de aire a córnea no produce parpadeo, pero si estos estímulos neutros llegan repetidas veces a la córnea un poco antes que la corriente de aire intensa, tras repetir varias veces la situación, producen parpadeo por si solos.

16. CONDICIONAMIENTO EXPERIMENTAL DEL MIEDO. Mientras la rata oye sólo un tono, su presión sanguínea sube poco y apenas se queda paralizada (izquierda). Sólo cuando el animal recibe simultáneamente una débil descarga eléctrica a través de la rejilla del suelo de la jaula, exterioriza una manifiesta reacción fisiológica y se queda rígida (centro). Después de haber recibido repetidamente estos estímulos, basta sólo el sonido para que se produzca la reacción (derecha).(Rüdiger Vaas, Investigación y Ciencia, monográfico Mente y Cerebro, nº 1/2002, p. 62).

17. El procesamiento de la informacíón (V)Arcos reflejos/Actos reflejos/Actos voluntarios Cortex sensorial-motor • Acto voluntario: • Vía aferente • Tracto ascendente a cortex sensorial • Tracto descendente desde cortex motor • Vía eferente

18. Evolución del sistema nervioso (I)Tendencias • Incremento número neuronas • Concentración pericariones en ganglios • Concentración axones en nervios • Incremento número interneuronas • Acumulación neuronas en SNC • Establecimiento jerarquía ligado a tendencia a cefalización (ganglio cerebroide  ganglio cerebral  cerebroide  encéfalo)

19. Evolución del sistema nervioso (II) • Invertebrados de simetría bilateral: disposición ventral • Vertebrados: disposición dorsal ******************** • Cnidarios: • Plexo nervioso sin jerarquía • Platelmintos: • Ganglios cerebroides • Dos cordones nerviosos paralelos • Anélidos: • Ganglio cerebral • Disposición escaleriforme • Artrópodos: • Ganglio cerebral (cerebroode o pseudocerebro) • Disposición escaleriforme • Moluscos: • Ganglios cerebrales • Torsión en doble cordón nervioso en Gasterópodos • Ganglio cerebral muy desarrollado en Cefalópodos

20. AnélidosCrustáceos Moluscos gasterópodos Evolución del sistema nervioso (III)

21. Evolución del sistema nervioso (IV)El sistema nervioso en Vertebrados. Tendencias l • Incremento volumen de Telencéfalo  Cisuras y circunvoluciones • Cerebro = • Telencéfalo • Diencéfalo • Mesencéfalo • Desaparición de función optica en lóbulos ópticos • Incremento de volumen de Metencéfalo (cerebelo)

22. El sistema nervioso en VertebradosEl sistema nervioso central (I) BBC Science & Nature - Human Brain • Encéfalo • Prosencéfalo • Telencéfalo • Hemisferios cerebrales • Cisura interhemisférica • Cuerpo calloso • Diencéfalo • Epitálamo • Tálamo • Hipotálamo • Mesencéfalo • Lóbulos ópticos (no en mamíferos) • Rombencéfalo • Metencéfalo • Cerebelo • Mielencéfalo • Puente de Varolio • Bulbo raquídeo

23. El sistema nervioso en VertebradosEl sistema nervioso central (II) Cara interna de hemisferio izquierdo Cara externa de hemisf. izquierdo

24. El sistema nervioso en VertebradosEl sistema nervioso central (III) • Médula espinal • Meninges (con líquido cefalorraquídeo) • Duramadre (exterior) • Aracnoides • Piamadre (interior) • Sustancia gris (interior; astas) • Sustancia blanca (exterior) • Canal ependimario (continuación del tubo neural) (con líquido cefalorraquídeo)

25. El sistema nervioso en VertebradosEl sistema nervioso periférico (I)

26. El sistema nervioso en VertebradosEl sistema nervioso periférico (II) DORSAL SN Somático Nervios con una sola fibra motora (axones muy largos) Nervios raquídeos (= espinales) Raíz dorsal (sensitiva) (no incluida en SN Somático) Con ganglio espinal Raíz ventral (motora) Sin ganglio espinal Nervios craneales VENTRAL

27. El sistema nervioso en VertebradosEl sistema nervioso periférico (III) DORSAL • SN Autónomo • Nervios con fibras motoras que salen de los nervios raquíd. • SNA Simpático • Antagonista del SNAP • Cadena ganglionar cercana a médula espinal • Neurona preganglionar corta • Neurona postganglionar larga • SNA Parasimpático • Antagonista del SNAS • Cadena ganglionar cercana a órganos efectores • Neurona preganglionar larga • Neurona postganglionar corta VENTRAL Ganglio raquídeo

28. El sistema nervioso en VertebradosEl sistema nervioso periférico (IV)

29. Coordinación hormonal (I) • Las hormonas • Naturaleza química • Proteínas • Esteroides (lípidos) • Derivados de ácidos grasos • Derivados de aminoácidos • Lugar de secreción • Glándulas endocrinas (islotes de Langerhans, ovario, etc.) • Neuronas (neurohipófisis) • Lugar de actuación • Célula diana con receptores específicos en membrana o en citoplasma

30. Coordinación hormonal (II) • Las hormonas (cont.) • Efectos • Antagónicos • Regulación glucemia • Insulina (céls. ß de IL): Contra hiperglucemia • Glucagón (céls. α de IL): Contra hipoglucemia • Sinérgicos • Secrección láctea mamíferos • Estrógeno (cés. foliculares) + progesterona (céls. foliculares) + prolactina (adenohipófisis) + oxitocina (neurohipófisis)

31. Coordinación hormonal (III) • Regulación de la secreción hormonal • Retroalimentación o feed-back • Control del eje hipotálamo-hipófisis

32. Coordinación hormonal (IV) TRF Feed-back

33. Coordinación hormonalHormonas de InvertebradosRecordemos los dos tipos básicos de desarrollo en los insectos En el saltamontes la cría que sale del huevo (ninfa) tiene mucho parecido al insecto adulto (imago): metamorfosis sencilla (huevo  ninfa  imago) Para alcanzar estos estados de desarrollo, el insecto inmaduro ha de sufrir sucesivas mudas de su exoesqueleto En otros insectos se atraviesan diversos estadios con importantes cambios morfológicos: metamorfosis compleja (huevo  larva  pupa  imago) Los estados larvarios (orugas) pueden ser varios y cada nuevo estado requiere un nuevo exoesqueleto (muda)

34. Coordinación hormonalHormonas de InvertebradosLa ubicación del protórax y de las glándulas protorácicas Hay que tener en cuenta que cuando un insecto alcanza el estado adulto, las glándulas protorácicas se atrofian Metatórax Protórax Mesotórax Ubicación de las glándulas protorácicas

35. Hormonas en invertebrados

36. La regulación hormonal de la metamorfosis y la muda en insectos Coordinación hormonalHormonas de Invertebrados Vista dorsal insecto inmaduro Regulan la actividad de los cuerpos alados, estimulando en ellos la producción de hormona juvenil (HJ) durante la vida larvaria, inhibiendo su producción durante el tránsito pupa a adulto y reactivando su actividad una vez formado el imago, para convertirlo en sexualmente maduro Células neurosecretoras del cerebro Cabeza Ganglios cerebroides Producen hormona cerebral o protorácicotropa (PTTH) (peptídica) por estímulo de las células neurosecretoras Cuerpos cardíacos Cuerpos alados Producen HJ durante toda la vida larvaria (oruga o ninfa), antes de cada muda y en concentraciones decrecientes con el tiempo. En el último estado larval se atrofian y dejan de producir HJ Tórax (protórax) Vaso sanguíneo dorsal Producen ecdisona(esteroide parecido a la testosterona) al ser estimuladas por la PTTH y cuando disminuye la secreción de HJ por los cuerpos alados Glándulas protorácicas Vista frontal larva La ecdisona (hormona de la muda) estimula la síntesis de quitina y proteínas en las células epidérmicas y las reacciones que conducen a la muda Cuerpos alados Ganglios cerebroides Cuando un insecto alcanza el estado adulto (imago), las glándulas protorácicas se atrofian y no hay más mudas

37. 1 estimula a los cuerpos cardíacos, que responden liberando PTTH (2) Coordinación hormonalHormonas de InvertebradosLa muda en ninfas o larvas La PTTH (2) estimula a las glándulas protorácicas, que responden liberando ecdisona (3) Cada nueva fase requiere un nuevo exoesqueleto La ecdisona (3) induce la formación de un nuevo exoesqueleto y cuando esta fase termina, la concentración de ecdisona en la hemolinfa cae (4) 2 Esto produce que las células neurosecretoras de los ganglios ventrales secreten hormona de la eclosión (5), que induce el desprendimiento del viejo exoesqueleto 3 Concentración de hormonas en sangre o hemolinfa 5 6 4 1 Tiempo Por último, las mismas células neurosecretoras estimulan a otros ganglios ventrales, que secretan otra hormona (6) que produce el endurecimiento del exoesqueleto recién formado Cuando un insecto inmaduro ha crecido suficientemente para necesitar un nuevo exoesqueleto, determinados mecanorreceptores activan a las células neurosecretoras del cerebro. La respuesta de estas neuronas es producir una determinada hormona (1)

38. Si concentración de HJ es alta, la ecdisona logra que tengan lugar las mudas de larva a larva Coordinación hormonalHormonas de Invertebrados Durante la vida larvaria la HJinhibe la aparición de caracteres de adulto (alas, genitales, etc.) PTTH y ecdisona desencadenan estas mudas de larva a larva, la pupación y la metamorfosis de pupa a imago Reimplantados los cuerpos alados de una larva en su estado final de desarrollo, se produce otra muda larvaria más Si se extirpan los cuerpos alados, disminuye la secreción de HJ y la ecdisona desencadena la pupación Reimplantados los cuerpos alados en cualquier zona de la larva, la pupación tiene lugar A concentración cero de HJ la ecdisona desencadena la metamorfosis pupaimago En el adulto o imago la HJproduce madurez sexual

39. Los cuerpos alados se atrofian durante el último estado larvario o ninfal y cesan su producción de HJ. Esto desencadena la producción de estructuras de adulto, con lo que sobreviene la transformación en un adulto o la formación de la pupa. Coordinación hormonalHormonas de Invertebrados Poco antes de la madurez sexual, las células neurosecretoras liberan una hormona que reactiva a los cuerpos alados, renovándose la producción por estos de HJ Durante la vida larvaria la HJinhibe la aparición de caracteres de adulto (alas, genitales, etc.) En hembras adultas esta HJ estimula la producción de vitelo para el ovocito y en machos adultos estimula la producción de proteínas para el fluido seminal y para la cubierta del espermatóforo A concentración cero de HJ la ecdisona desencadena la metamorfosis pupaimago En ausencia de suficiente HJ los insectos adultos permanecen estériles