sistema nervioso y los sentidos

Ciencias Biológicas 3

El sistema nervioso

y los sentidos

El sistema nervioso

y los sentidos

Capítulo 1Capítulo 1

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Neuronas

• Las neuronas (células nerviosas) deben realizar cuatro funciones especializadas: – Recibir información.– Integrar información. – Conducir señales a distancia.– Transmitir señales a otras neuronas, tejidos u

órganos.

Neuronas

• Las neuronas “típicas” tienen cuatro regiones estructurales bien definidas:– Dendritas.– El cuerpo celular.– El axón.– Terminales sinápticas.

Neuronas

• El cuerpo de la célula– Integra la información proveniente de las

dendritas.– Si las señales entrantes son lo

suficientemente positivas, se producirá un potencial de acción (señal eléctrica de salida).

Neuronas

• El axón– Conduce las señales eléctricas a la terminal

sináptica.– A menudo está cubierto en mielina para

acelerar la transmisión eléctrica.– Forman haces llamados nervios.

Neuronas

• La terminal sináptica– Terminales ramificadas de los axones.– La mayoría contiene neurotransmisores.

• Un químico específico liberado bajo el estímulo de un potencial de acción.

– Forma sinapsis con otras células.• Lugar en el cual la neurona se comunica con otras

células, tejidos u órganos.

¿Cómo se genera y se transmite la actividad neuronal?

– Las neuronas generan voltajes eléctricos a través de sus membranas.

– La neuronas se comunican en un punto llamado sinapsis.

Voltajes eléctricos

• La mayoría de las neuronas tiene un potencial de reposo negativo– Describe el potencial de reposo de la

membrana celular.– Varía entre -40 a -90 millivolts (mV).– Un valor negativo indica que el interior de la

célula es más negativa que el exterior.

Voltajes eléctricos

• Si el potencial de la membrana se hace menos negativo, alcanzando un valor umbral– La neurona va a generar un potencial de

acción.– El potencial de la membrana se eleva

rápidamente a +50 mV, luego se reestablece el potencial de reposo.

– La señal de potencial de acción es conducida a las terminales sinápticas del axón donde ocurre la comunicación entre las células.

Sinapsis

• Las neuronas se comunican por las sinapsis.

• La neurona presináptica:– Transmite una señal liberando moléculas

neurotransmisoras a través de la separación (sináptica).

• La neurona postsináptica:– Tiene moléculas receptoras especializadas

las cuales se unen al neurotransmisor y producen los cambios en la célula.

Neuronas

• Dendritas– Prolongaciones ramificadas del cuerpo de la

célula nerviosa.– Reciben información de neuronas y

receptores sensoriales cercanos.

Potenciales postsinápticos

• Los potenciales postsinápticos se producen en la sinapsis.

• Cuando una neurona receptora se une a un neurotransmisor:– Se abren canales iónicos específicos

permitiendo que el ión fluya a través de la membrana celular.

– Ocasiona un cambio breve en el potencial de la membrana (potencial postsináptico o PPS).


• Se pueden formar diferentes PPSs dependiendo del tipo de canales iónicos que se abran.

• Potencial postsináptico de excitación (PPSE)– Hace que el interior de la neurona sea menos

negativo.– El potencial de la membrana se acerca al potencial

umbral y aumenta la posibilidad que se presente un potencial de acción.

– Puede suceder cuando los canales de Na+ se abren, permitiendo que entre Na+ a la célula.


• Potencial postsináptico de inhibición (PPSI):– Hace que el interior de la neurona sea más

negativa.– El potencial de la membrana se aleja del

potencial umbral y es menos propenso a desarrollar un potencial de acción.

– Puede suceder cuando los canales de K+ se abren, permitiendo que la célula K+ salga de la célula.


• Individualmente, los PPSs son débiles y no logran estimular un potencial de acción.

• Las dendritas y el cuerpo celular reciben muchos PPSE y PPSI.– Los PPSs se “suman”.– Si se alcanza el umbral se produce un

potencial de acción.

Neurotransmisores

• El sistema nervioso produce muchos neurotransmisores –se han identificado al menos 50.

• En la tabla siguiente se presentan y describen algunos neurotransmisores muy reconocidos.

¿Cómo se organizan los sistemas nerviosos?

– El procesamiento de la información requiere de cuatro operaciones básicas.

– Los caminos neuronales dirigen el comportamiento.

– Los sistemas nerviosos complejos están centralizados.

Cuatro operaciones básicas

• Uno: determinar el tipo de estímulo– Los patrones de interconexión existentes en

el cerfebro distinguen el tipo de estímulo.– Distintas áreas del cerebro perciben

diferentes sentidos al ser estimulados.• Dos: indica la intensidad de un estímulo

– La intensidad de un estímulo se codifica en la frecuencia de los potenciales de acción y el número de neuronas involucradas.


• Tres: integra infomación de muchas fuentes– La información procedente de muchas

fuentes de información se procesa mediante la convergencia.

• Un gran número de neuronas canalizan sus señales a un número más reducido de neuronas.

• La “suma” se produce en estas neuronas y luego se producen las respuestas apropiadas.


• Cuatro: inicia y dirige la respuesta– La divergencia posibilita respuestas

complejas.• Cuando las pocas neuronas que “toman

decisiones” estimulan muchas neuronas que controlan músculos y glándulas.

Los caminos neuronales dirigen el comportamiento

• La mayoría de los caminos de neuronas contienen cuatro elementos:– Neuronas sensoriales.– Neuronas de asociación.– Neuronas motoras.– Efectores.


• Neuronas sensoriales– Reciben información interna o externa.

• Neuronas de asociación– Integran la información proveniente de

muchas fuentes y activan las neuronas motoras.

• Neuronas motoras– Reciben instrucciones provenientes de las

neuronas de asociación y activan músculos o glándulas.


• Efectores– Músculos o glándulas que ejecutan la

respuesta deseada.

El reflejo

• Reflejo: movimiento involuntario de una parte del cuerpo como respuesta a un estímulo.

• La mayoría de los reflejos siguen los caminos neuronales estándares.

Centralización

• Los sistemas nerviosos complejos están centralizados.

• Animales que tienen simetría radial:– Tienen una red nerviosa: red de neuronas

que interconectan ganglios.– No tienen cerebro.

• Animales que tienen simetría bilateral– Tienen un sistema nervioso centralizado.– Cuerpos de células tienden a agruparse en la

región de la cabeza (cefalización) y en la médula espinal.

Centralización

• Los sistemas nerviosos de diferente complejidad se encuentran ilustrados en la que presentamos a continuación.

El sistema nervioso humano

• Se divide en dos partes:– Sistema Nervioso Central (SNC) que está

formado por el encéfalo y la médula espinal.

– Sistema Nervioso Periférico (SNP) que consta de nervios que conectan al SNC con el resto del cuerpo y tiene varias subdivisiones.

El sistema nervioso periférico

• El sistema nervioso periférico (SNP) conecta al sistema nervioso central con el cuerpo.

• El SNP consta de nervios periféricos.– Neuronas motoras y sensoriales.

• La porción motora se divide en dos partes:– El sistema nervioso somático controla el

movimiento voluntario.– EL sistema nervioso autónomo controla

respuestas involuntarias.

El sistema nervioso periférico

• El sistema nervioso autónomo se divide en dos:– La división simpática prepara al cuerpo

para actividades como “pelear o huir”.– La división parasimpática domina durante

actividades como “descansar y reflexionar”.

El sistema nervioso central

• El sistema nervioso central (SNC) consta de:– El encéfalo.– La médula espinal.

• EL SNC está protegido de tres maneras:– El cráneo y la columna vertebral.– Las meninges.– La barrera hematoencefálica.

El sistema nervioso central

• El cráneo y la columna vertebral– Armadura ósea.

• Las meninges– Capa triple de tejido conectivo.– Líquido cefalorraquídeo entre las capas de

las meninges acojina el SNC.• La barrera hematoencefálica

– Capilares del cerebro menos permeables.– Previene la entrada de microbios y agentes

químicos nocivos al cerebro.

La médula espinal

• La médula espinal es un cable de axones protegido por la espina dorsal.

• Tranporta señales entre el cerebro y el cuerpo.

• Anatomía de la médula espinal:– Materia gris.– Materia blanca.

La médula espinal

• Materia gris – Compuesta principalmente de cuerpos

celulares de neuronas motoras y de asociación.

• Materia blanca – Rodea a la materia blanca.– Compuesta principalmente de axones

mielinizados.– Transportan señales hacia arriba o abajo por

la médula espinal.

La médula espinal

• También contiene los caminos neurales de ciertos comportamientos simples, como los reflejos.– Ejemplo: El reflejo de evitación del dolor que

involucra células de los sistemas nerviosos períferico y central.

El encéfalo

• Todos los encéfalos de los vertebrados desarrollan divisiones anatóminas y funcionales:– Rombencéfalo.– Mesencéfalo.– Prosencéfalo.

• Estas regiones varían en tamaño dependiendo de la especie.

El rombencéfalo

• El rombencéfalo incluye:– El bulbo raquídeo controla varias funciones

automáticas, como la respiración, el ritmo cardiaco y la presión arterial.

– El puente de Varolio influye en la transición entre el sueño y la vigilia, y regula el patrón de la respiración.

– El cerebelo ayuda a coordinar los movimientos del cuerpo.

El mesencéfalo

• Contiene la formación reticular.– Importante estación de filtro sensorial.– Se extiende desde el bulbo raquídeo a las

regiones más bajas del prosencéfalo.

El prosencéfalo

• El prosencéfalo incluye:– Tálamo. Canaliza información sensorial de

todas las partes del cuerpo al sistema límbico y a la corteza cerebral.

– Sistema límbico. Un grupo de estructuras que producen nuestras emociones, impulsos y conductas más básicas y primitivas.El sistema límbico está compuesto de:El hipotálamo.La amígdala.El hipocampo.

El prosencéfalo

• El hipotálamo es un centro de coordinación entre los sistemas nervioso y endocrino.

• La amígdala produce sensaciones de placer, temor o excitación sexual.

El prosencéfalo

• El hipocampo se involucra en conductas emocionales y en la formación de la memoria a largo plazo.

El prosencéfalo

• La corteza cerebral – Capa exterior del prosencéfalo.– Dividida en dos hemisferios comunicados por

una gruesa banda de axones (el cuerpo calloso).

El prosencéfalo

• Cada hemisferio de la corteza cerebral se divide en cuatro regiones anatómicas:– Lóbulo frontal.– Lóbulo parietal.– Lóbulo occipital.– Lóbulo temporal.

El prosencéfalo

• Cada hemisferio de la corteza cerebral está compuesto de áreas funcionales diferentes:– Áreas sensoriales primarias: donde se

reciben las señales y se forman las impresiones.

– Áreas de asociación: interpretan sonidos y se vinculan estímulos sensoriales con recuerdos almacenados.

– Áreas motoras primarias: en el lóbulo frontal; estimula las neuronas motoras.

El hemisferio izquierdo y el hemisferio derecho

• El hemisferio izquierdo domina las siguientes actividades cerebrales:– Habla.– Lectura.– Escritura.– Comprensión del lenguaje.– Capacidad matemática.– Resolución de problemas utilizando la lógica.


• El hemisferio derecho domina las siguientes funciones cerebrales:– Reconocimiento de rostros, visualización

espacial.– Destreza musical y artística.– Reconocimiento y expresión de emociones.


• Los axones dentro de cada tracto óptico se cruzan al ir hacia el cerebro.

• La mitad izquierda de cada campo visual se proyecta en el hemisferio cerebral derecho y la mitad derecha se proyecta en el hemisferio izquierdo.

Izquierdo CORAZÓN Derecho

HEMISFERIO IZQUIERDO1. Controla el lado derecho del

cuerpo2. Información del campo visual

derecho, el oído derecho y la fosa nasal izquierda

3. Centros para el lenguaje, el habla, la lectura, las matemáticas y la lógica

HEMISFERIO DERECHO1.Controla el lado izquierdo del cuerpo2.Información del campo visual izquierdo, el oído izquierdo y la fosa nasal derecha3.Centros para la percepción espacial, música, creatividad, reconocimiento de rostros y emociones

retina

nervio óptico

quiasma óptico

cuerpo calloso

corteza visual

Aprendizaje y memoria

• El aprendizaje se efectúa en dos etapas:– Memoria de trabajo: memoria a corto plazo

originada por cambios eléctricos o químicos en los circuitos neuronales.

– Memoria a largo plazo: involucra cambios estructurales que aumentan el número o la efectividad de las conexiones sinápticas.

Aprendizaje y memoria

• El hipocampo es el encargado de convertir la memoria de trabajo en memoria a largo plazo.

• Los lóbulos temporales son importantes en la recuperación de recuerdos almacenados en la memoria a largo plazo.– También se relaciona con la memoria en el

reconocimiento de rostros y objetos, así como en la comprensión del lenguaje.

La mente

• Una buena parte de lo que sabemos acerca de la función cerebral proviene del estudio de anomalías cerebrales como las enfermedades mentales y daño cerebral.

Receptores sensoriales

• Los receptores sensoriales son células que traducen la energía de una señal específica en una señal eléctrica:– Esta señal se llama potencial de receptor.– Si el potencial de receptor es grande, se

forma un potential de acción.– Mientras más grande sea el potencial de

receptor, más alta será la frecuencia de producción de potenciales de acción.

El oído

• El oído externo recoge ondas sonoras y ayuda a determinar la fuente de sonido.

• Consta de dos partes:– Pabellón auricular: recoge ondas sonoras y

las conduce al cerebro.– Canal auditivo: conduce las ondas sonoras

al oído medio.

El oído

• El oído medio transmite las ondas sonoras al oído interno y consta de la membrana timpánica, huesos del oído medio y tubo auditivo.

El oído

• La membrana timpánica: el tímpano.

• Huesos del oído medio (martillo, yunque y estribo): transmiten vibraciones sonoras al oído interno.

• Tubo auditivo: iguala la presión de aire entre el oído medio y la atmósfera.

El oído

• El oído interno convierte la vibraciones provenientes de ondas sonoras en señales eléctricas.

• Consta de:– Cóclea: espiral, tubos llenos de líquido; los

huesecillos del oído medio transfieren la energía sonora a líquido haciendo vibrar una membrana llamada ventana oval.

– Sistema vestibular: involucrados en el equilibrio.

La cóclea

• El sonido se convierte en señales eléctricas en la cóclea.

• La cóclea tiene tres compartimentos llenos de líquidos que contienen:– La membrana basilar.– La membrana tectorial.– Células pilosas.

La cóclea

• Mecanismo funcional de la cóclea:– Las ondas sonoras son transmitidas hacia la cóclea

por las vibraciones de los huesecillos del oído medio. – Esas vibraciones son transmitidas al líquido de la

cóclea el cual hace vibrar a la membrana basilar.– La vibración de la membrana basilar hace que los

pelos de las células pilosas se doblen hacia la membrana tectorial.

– Se forman lo potenciales receptores y los potenciales de acción son enviados al cerebro.

Percepción del sonido

• Volumen– Las vibraciones más grandes hacen que los

pelos de las células pilosas se doblen más, lo que se percibe como sonidos más fuertes.

– Los sonidos muy fuertes o prolongados pueden dañar las células pilosas.

Percepción del sonido

• Tono– Las partes de la membrana basilar vibran en

frecuencias diferentes dependiendo de las características de la onda sonora.

– Permite la percepción de diferentes tonos.

¿Cómo se detecta la luz?

• Todos los tipos de ojos utilizan fotorreceptores.– Las células contienen fotopigmentos que

absorben la luz, produciendo cambios químicos.

– Cuando los fotopigmentos cambian, se forman potenciales de receptor.

Ojos compuestos

• Los artrópodos tienen ojos compuestos.– Formados por muchas subunidades

individuales, sensibles a la luz, llamadas omatidias.

– Cada omatidia percibe una porción pequeña de una imagen más grande.

– Cada porción se junta a otra de tal manera que forman un mosaico.

El ojo de los mamíferos

• El ojo de los mamíferos capta, enfoca y convierte la luz en señales eléctricas.

• Los ojos de los mamíferos tienen tres capas de tejidos:– La esclerótica: membrana blanca externa;

tejido conectivo resistente.– Coroides: membrana intermedia oscura que

absorbe luz; es rica en vasos sanguíneos.– Retina: delicada membrana interna formada

de varias capas de fotorreceptores y neuronas.


La luz encuentra las siguientes estructuras oculares antes de transmitir:

• Córnea: cubierta transparente en la parte frontal del globo ocular.

• Humor acuoso: líquido acuoso; nutre al cristalino y a la córnea.

• Iris: anillo muscular pigmentado; controla la cantidad de luz que ingresa en el ojo.


• Pupila: abertura circular en el centro del iris.

• Cristalino: estructura proteica transparente encargada de la refracción de la luz.

• Humor Vitreo: fluido gelatinoso; encargado de mantener la forma del ojo.

• Retina: capas de fotorreceptores.

El cristalino ajustable

• El cristalino ajustable permite enfocar objetos distantes y cercanos.

• Los músculos adheridos al cristalino le permiten contraer y cambiar su forma.– Al observar objetos a diferentes distancias,

las imágenes se enfocan en la fóvea de la retina.

El cristalino ajustable

• Anormalidades en el globo ocular causan problemas de visión.– Si el globo ocular es demasiado largo, la

imagen se enfoca al frente de la retina lo que resulta en miopía.

– Si el globo ocular es demasiado corto, la imagen se enfoca detrás de la retina lo que resulta en hipermetropía.

La retina

• La luz que incide en la retina es capturada por fotorreceptores.

• Bastones y conos– Fotoreceptores ubicados en la parte trasera de la

retina.– Convierten la luz, formando potenciales de receptor.

• Neuronas procesadoras de señal– Procesan los potenciales de receptor y conducen los

impulsos.• Células ganglionarias

– Ubicada al frente de la retina.– Conducen los potenciales de acción a lo largo del

nervio óptico.

La retina

• Todos los ojos de los mamíferos tienen un punto ciego.– Lugar donde el nervio óptico se conecta al

globo ocular.– No tiene fotorreceptores, por lo tanto, las

imágenes desaparecen cuando la luz pasa por este punto.

Bastones y conos

• Conos– Se concentran en la fóvea y permiten ver

colores.– Requieren de luz relativamente brillante para

funcionar.– Detectan las longitudes de onda de luz roja,

verde y azul.• Bastones

– Están concentrados en la periferia del globo ocular y permiten ver con luz tenue.

– Perciben intensidad de luz (tonos de grises).

Visión binocular

• Carnívoros y omnívoros tienen los ojos dirigidos hacia adelante.– Tienen campos visuales con traslape.– Permite la percepción de la profundidad

(visión binonocular), lo que facilita la captura de la presa.

• Muchos hervíboros tienen los ojos a los lados de la cabeza.– Casi no tienen traslape de campos visuales.– Campo visual de casi 360 grados.– Permite la fácil detección de depredadores.

¿Cómo se detectan las sustancias químicas?

• Los quimiorreceptores detectan la presencia de sustancias químicas en los fluidos.

• Métodos de detección de sustancias químicas fuera del cuerpo utilizados por los vertebrados terrestres.– Olfato: detectan moléculas existentes en el

aire.– Gusto: detectan moléculas disueltas en el

agua o en la saliva.

Receptores olfatorios

• Los receptores olfatorios están ubicados en la parte superior de la fosa nasal.– Tienen dendritas similares a pelos que salen

de una capa de moco.– Las moléculas odoríferas en el aire se

difunden al interior de la capa de moco y se unen a receptores en las dendritas olfatorias.

– Se forman los potenciales de receptor y se envían al cerebro.

Receptores del gusto

• La lengua tiene aproximadamente 10.000 yemas gustativas en protuberancias llamadas papilas.– Cada yema gustativa contiene entre 60-80

células receptoras del gusto.– Las microvellosidades de los receptores del

gusto salen por el poro gustativo.– Las sustancias químicas disueltas entran por

el poro y al hacerlo inclinan los receptores hacia la microvellosidad.

– Se forman los potenciales de receptor.

Receptores del gusto

• Permiten percibir los sabores: dulce, agrio, salado, amargo y umami palabra japonesa que significa “delicioso”.

Dolor

• El dolor es la percepción del daño en el tejido.

• Los receptores del dolor responden a dos estímulos químicos:– Iones potasio.– Bradicinina, la cual se forma a partir de las

enzimas que son liberadas por el tejido dañado.

Sentidos poco comunes

• Ecolocalización– El uso de sonar para cazar en la oscuridad o

en aguas turbias.– Los murciélagos tiene orejas grandes y

huesos del oído medio adaptados.– Las mariposas emiten chasquidos

ultrasónicos que son enviados a través de grandes bolsas llenas de aceite.


• Electrolocalización– Utilizada para capturar a la presa.– Peces débilmente eléctricos producen

campos eléctricos de alta frecuencia con órganos eléctricos localizados en sus colas.

– Este campo es percibido por las células electrorreceptoras situadas en la cabeza.

– Los objetos cercanos distorsionan el campo eléctrico alertando de esa manera al pez.


• Detección de campos magnéticos– Algunos animales, tales como pájaros y

peces, utilizan el campo magnético de la Tierra para orientarse cuando migran grandes distancias.

Sistemas muscular y óseo

• Músculos: tejidos que producen el movimiento mediante su contracción.– Está compuesto de células que se contraen.

• El esqueleto proporciona la estructura de soporte.– Mantiene la forma.– Proporciona la estructura de soporte para

que los músculos puedan generar movimiento.

discos vertebrales

vértebras

pelvis

Cúbito

radio

cóccix

carpos

frontal

trapecio

deltoides

gran pectoral

bíceps

tríceps

braquiales

oblicuo externo

recto abdominal

cuadriceps

gemelo interno

tibial anterior

cráneo

mandíbula

clavícula

esternón

húmero

costilla

falanges

tarsosmetatarsos

peroné

tibia

rótula

fémur

falanges

metacarpos

Tipos de músculos

• El trabajo muscular requiere que los músculos se contraigan y alarguen de manera alternada.

• Existen tres tipos de músculos:– Esquelético.– Cardíaco.– Liso.

Tipos de músculos

• Músculo esquelético– Adherido a los huesos, es el que mueve el

esqueleto.– Es estriado.– Funciona bajo control voluntario.

Tipos de músculos

• Músculo cardiaco– Se ubica en el corazón, bombea sangre.– También es estriado aunque menos que el

músculo esquelético.– Funciona bajo control involuntario.

Tipos de músculos

• Músculo liso– No es estriado.– Se ubica en las paredes de órganos

tubulares como el tracto digestivo y vasos sanguíneos.

– Funciona bajo control involuntario.

Estructura muscular esquelética

• Los músculos esqueléticos se unen al esqueleto por los tendones.– Cordones de fibras de colágeno.

• El tejido muscular está formado de:– Fibras musculares: grandes células

musculares situadas paralelamente entre sí– Miofibrillas: elementos intracelulares

contráctiles; haces cilíndricos de proteínas.


• Composición de las miofribillas:

– Filamentos gruesos.

– Filamentos delgados.


• Los filamentos gruesos están compuestos de proteínas de miosina.– Los puentes cruzados de la miosina se

proyectan desde cada proteína de miosina.

• Los filamentos delgados están básicamente compuestos de proteínas de actina.– También contienen proteínas accesorias

llamadas troponina y tropomiosina.


• Los filamentos gruesos y delgados se organizan en unidades llamadas sarcómeros.


• Sarcómeros– Son la unidad contráctil fundamental del

músculo.– Los filamentos delgados de actina se

superponen a los filamentos gruesos de miosina.

– Los filamentos de actina se adhieren a las líneas Z adyacentes a los sarcómeros.


• Otras estructuras de fibras musculares:– Retículo sarcoplasmic: almacenaje de

calcio que se encuentra alrededor de las miofibrillas.

– Túbulos T: “túneles” que van desde el exterior al interior de la fibra muscular; pasa muy cerca de las miofibrillas.


Contracción muscular

• La contracción muscular es el resultado del deslizamiento de los filamentos gruesos y delgados, acortando la extensión del músculo.

– Esto es descrito como el mecanismo de deslizamiento de filamentos.

El mecanismo de deslizamiento de filamentos

• El filamento delgado está compuesto de una doble cadena de actina.– Cada actina tiene un sitio de unión para la

miosina.– Cada sitio de unión está bloqueado por las

proteínas accesorias.

• Durante la construcción.– Las proteínas accesorias se hacen a un lado

y dejan al descubierto los sitios de unión de la miosina.

– Los puentes cruzados de miosina se unen a la actina y se flexionan.

– Los filamentos delgados se deslizan hacia el centro del sarcómero deslizándose por sobre los filamentos gruesos.


• Usando el ATP (trifosfato de adenosina), los puentes cruzados de miosina de flexionan, se sueltan y se vuelven a unir a un sitio que se encuentra más adelante en el filamento delgado.– El sarcómero se acorta.


Control de la contracción

• La contracción del músculo esquelético está controlada por el sistema nervioso.

• El sistema nervioso interactúa con el músculo esquelético en las uniones neuromusculares.– “Unión” de neuronas motoras y fibras

musculares; sinapsis especializadas.

Uniones neuromusculares

• Las neuronas motores liberan neurotransmisores que se propagan por la fisura sináptica.– Los neurotransmisores se unen a los

receptores en la membrana de la fibra muscular.

– Se forma el potencial de acción en la membrana de la fibra muscular.

• Las uniones neuromusculares son siempre de excitación.

Contracción del músculo esquelético

• Las neuronas motoras y las fibras musculares están organizadas en unidades motoras.– Una neurona motora ramificada forma

sinapsis con muchas fibras musculares.

Iones de calcio y ATP

• La contracción muscular depende de la disponibilidad de iones de calcio y ATP.


• Un potencial de acción en la célula muscular baja por los túbulos T.– Abre los canales de calcio del retículo

sarcoplasmático permitiendo que los iones de calcio fluyan hacia el citoplasma que rodea a los filamentos gruesos y delgados.

– El calcio se une a la troponina del filamento delgado lo que altera su forma y hace que tire de las proteínas tropomiosina para alejarla de los sitios de unión de la miosina.

• Mientras los sitios de acción estén expuestos y se cuente con ATP, los puentes cruzados de la miosina se unirán, flexionarán, soltarán y volverán a unir de manera repetitiva provocando que la fibra muscular se contraiga.

• El ATP imparte potencia al movimiento del puente cruzado y es necesario para que la miosina se libere de la actina.


• Cuando se termina el potencial de acción.– El calcio es activamente devuelto al retículo

sarcoplasmático.• El calcio se separa de la troponina.

– Las proteínas accesorias vuelven a su posición de descanso.

• Se bloquean los sitios de unión de la miosina y los puentes cruzados de la miosina.

– El músculo se relaja.



• Las fibras musculares requieren del ATP como una fuente continua de energía.– El ATP almacenado es consumido al cabo de

unos pocos segundos de actividad.

• Fosfato de creatina.– La molécula del tejido muscular encargada

de volver a sintetizar rápidamente ATP a partir del ADP.

– Dura solo unos pocos segundos.

Provisión continua de energía

• Respiración celular.– Se usa glucosa y ácidos grasos para formar

ATP.– Require de una fuente de oxígeno para una

transformación de ATP eficiente.– Si no hay suficiente oxígeno, se genera ATP

por medio de glucólisis lo cual genera ácido láctico.

• Puede conducir a fatiga muscular.• El hígado vuelve a sintetizar la mayor parte del

ácido láctico en glucosa.

El músculo cardiaco acciona el corazón

• Las fibras musculares del corazón son las fibras cardiacas.

• Utilizan el mismo mecanismo de deslizamiento de filamentos que las fibras musculares esqueléticas.

El músculo cardiaco acciona el corazón

• A diferencia del músculo esquelético, las fibras del músculo cardiaco pueden iniciar sus propias contracciones.– Nodo Sinoauricular (nodo SA) sirve como el

marcapasos del corazón.– Las uniones abiertas permiten la contracción

celular sincronizada.• Permite que los potenciales de acción vayan de

célula muscular en célula muscular.

Músculo liso

• Rodea a los vasos sanguíneos y órganos huecos (vejiga, útero, tracto gastrointestinal).

• Las células del músculo liso carecen del arreglo regular de sarcómeros.– No es estriado.

Músculo liso

• Contracciones.– Lenta, sostenida.– Involuntaria.– Se inicia por estiramiento, acción de

hormonas y/o señales del sistema nervioso autónomo.

¿Qué función desempeña el esqueleto?

• Es el armazón del cuerpo.

• Existen tres tipos de esqueletos:

– Esqueleto hidrostático.

– Exoesqueleto.

– Endoesqueleto.

Tipos de esqueletos

• Esqueleto hidrostático.– Sacos llenos de líquido.– Proveen soporte: los músculos cambian de

forma y movimiento.– Gusanos, moluscos y onidarios tienen este

tipo de esqueleto.

Tipos de esqueletos

• Exoesqueleto.– Cubierta dura con articulaciones flexibles.– Proporciona soporte, armazón protector y

movimientos precisos.– Se encuentra en artrópodos como las

arañas, crustáceos e insectos.– Deben mudarse periódicamente.

Tipos de esqueleto

• Endoesqueleto.– Esqueleto interno.– Proporciona soporte y protección.– Crece más rápidamente y puede soportar

más peso que los exoesqueletos.– Los equinodermos y cordados poseen este

tipo de esqueleto.

El esqueleto de los vertebrados

• Proporciona armazón que sostiene al cuerpo y protege los órganos internos.

• Proporciona los aparatos necesarios para su locomoción.

• Produce glóbulos rojos.

• Almacena calcio y fósforo.

• Participa en la transducción sensorial.

El esqueleto de los vertebrados

• Los huesos del esqueleto humano pueden clasificarse en dos categorías:– Esqueleto axial: forma el eje del cuerpo.– Esqueleto apendicular: forma los apéndices

y sus estructuras de sujeción al esqueleto axial.

Los tejidos del esqueleto de los vertebrados

• Existen tres tipos de tejidos conectivos:– Ligamentos.– Cartílago.– Huesos.

Ligamentos

• Bandas de colágeno que unen el hueso a las articulaciones.

Cartílago

• El cartílago proporciona soporte flexible y conexión.

Cartílago

• Funciones– Proporciona soporte flexible: orejas, nariz.– Conecta huesos: costillas al esternón.– Proporciona amortiguación: rodillas, discos

invertebrales.– Es el precursor del desarrollo del esqueleto

del vertebrado.

Cartílago

• Estructura:– Condrocitos: células vivas del cartílago;

producen matriz de colágeno.– Matriz de colágeno: flexible; matriz elástica

de fibras de proteínas.– Carece de vasos sanguíneos: reparación

lenta.

Hueso

• El hueso brinda al cuerpo un armazón rígido y resistente.

• Se asemeja al cartílago, pero las fibras de colágeno del hueso están endurecidas por depósitos de fosfato de calcio.

Hueso

El hueso está formado por:

• Hueso compacto: capa externa dura, densa; protege al hueso enponjoso.– Dispuestas en unidades llamadas osteones:

anillos concéntricos de osteocitos rodeando un canal central que contiene un capilar.

• Hueso esponjoso: liviano, rico en vasos sanguíneos, poroso (contiene médula ósea).

Hueso

• Está formado por tres tipos de células:– Osteoblastos.– Osteocitos.– Osteoclastos.

Hueso

• Osteoblastos: células que forman hueso.– Secretan una matriz endurecida de colágeno

y de fosfato de calcio.

• Osteocytes: células óseas maduras.– Se nutren por medio de capilares cercanos.– Están conectados a otros osteocitos por

delgadas extensiones.

• Osteoclastos: células que disuelven el hueso.

Remodelación ósea

• Cambios en la composición ósea debido a exceso de tensión (o falta de ella) aplicada al esqueleto.– El hueso se fortalece o debilita dependiendo

de la actividad relativa de los osteoblastos y los osteoclastos.

– Influencia hormonal.

¿Cómo se mueve el cuerpo?

• El esqueleto es el armazón que facilita el movimiento del cuerpo.

• El movimiento del esqueleto se realiza por medio de la acción de pares de músculos antagónicos.– Un músculo se contrae activamente y hace

que el otro se extienda pasivamente.

Articulaciones flexibles

• En los vertebrados, los músculos esqueléticos se mueven en torno a articulaciones flexibles.

• Las articulaciones son los sitios donde se encuentran dos huesos.

Articulaciones flexibles

• Anatomía de la articulación:– Tendón: tejido conectivo fibroso que une el

músculo al hueso.– Ligamento: tejido conectivo que une un

hueso a otro.– Origen: músculo unido a un hueso

estacionario a un lado de la articulación.– Inserción: músculo unido a un hueso móvil

al otro lado de la articulación.

Ejemplos de articulaciones de los vertebrados

• Articulación en bisagra.– Permite el movimiento en dos direcciones.

La rodilla es un ejemplo de una articulación en bisagra.– Cuando el músculo flexor (biceps femoral) se

contrae, flexiona la articulación.– Cuando el músculo extensor (cuadriceps femoral) se

contrae, endereza la articulación.– Las contracciones alternadas del músculo flexor y

del extensor hacen que los huesos inferiores de la pierna se balanceen adelante y atrás en la articulación de la rodilla.

húmero

radio

cúbito

articulación en bisagra(codo)

articulación en bisagra

Ejemplos de articulaciones de los vertebrados

• Articulación multiaxial.– Permiten el movimiento en varias

direcciones. – Ejemplo: la articulación de la cadera.

sistema nervioso y los sentidos

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