unidad 2: las funciones homeostáticas y las estructuras · una de las condiciones necesarias para...

IntroducciónIntroducción

Una de las condiciones necesarias para la subsistencia de cualquier ser vivo es que,dentro de determinados rangos, se mantengan constantes las condiciones de su mediointerno. Se puede decir que todos los tejidos, órganos y sistemas de órganos cumplenfunciones en este sentido. Por ejemplo, la eliminación de dióxido de carbono escubierta por el sistema respiratorio, la circulación sanguínea cumple un papelfundamental en el mantenimiento de la temperatura corporal, etc. Sin embargo,algunos sistemas de órganos tienen un lugar preponderante en este aspecto, yaque su función prioritaria es, precisamente, el mantenimiento de las condicionesdel medio interno aún frente a las variaciones del medio externo. A este fenómenose lo denomina homeostasis.

El sistema urinario juega un rol primordial en la homeostasis corporal, ya que entresus funciones más importantes está la de mantener el equilibrio hídrico (cantidad deagua) del organismo, eliminar los productos finales del metabolismo que sonpotencialmente tóxicos y mantener constantes la concentración de iones fundamentalespara muchas funciones corporales (los iones de potasio, sodio, calcio, etc.).

En los vertebrados, los órganos más importantes de excreción son los riñones. Estosregulan la cantidad de agua en el organismo, y su producto excretado, la orina,concentra los desechos metabólicos (algunos de ellos tóxicos) y sales de diverso tipo.

Otro de los sistemas cuya función es fundamental en el mantenimiento decondiciones estables del medio interno es el sistema inmunitario. El organismoestá constantemente en contacto con sustancias extrañas a él y potencialmentepatógenas (que pueden provocar enfermedades). Un delicado equilibrio le permitediscriminar los componentes propios de los ajenos y destruir o regular la presenciade estos últimos.

El descubrimiento de los procesos de inmunidad y sus aplicaciones lleva salvadas mi-llones de vidas desde hace unos 100 años, porque a partir de ese conocimiento se pu-dieron desarrollar las vacunas y el ataque químico a los agentes infecciosos.

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BiologíaBiologíaBloque 3Bloque 3

Biología - Biología - Biología - Biología - Biología - Biología - Biología - Biología - Biología - Biología

Unidad 2: Las funcioneshomeostáticas y las estructurasasociadas

En esta unidad estudiaremos los aspectos fundamentales de los sistemas urinario einmunitario y centraremos nuestra atención en describir su estructura y funcionesen los seres humanos, respondiendo preguntas como estas:

• ¿Cómo está formado el sistema urinario humano?

• ¿De qué manera la formación de la orina regula las condiciones del medio interno?

• ¿Cuál es el papel del sistema circulatorio en la función de excreción?

• ¿Cuáles son las “barreras” que el organismo opone al ingreso y proliferación de

agentes patógenos?

• ¿Cómo actúan los diferentes mecanismos inmunitarios?

• ¿Qué consecuencias tiene la alteración del funcionamiento de estos sistemas?

Contenidos

2.a. El sistema urinario y su función excretora.

2.b. La respuesta inmune: el reconocimiento de lo propio

y de lo ajeno.

Bibliografía sugeridaBibliografía sugerida

• Aljanati D.; Wolovelsky E.; Tambussi C. Biología III: “Los códigos de la

vida”, Ediciones Colihue, Buenos Aires, 1997.• Barderi M.; Cuniglio F.; Fernández E. y otros. Biología: “Citología,Anatomía y Fisiología. Genética, Salud y Enfermedad”, Editorial Santillana(Polimodal), Buenos Aires, 1998.• Bocalandro N., Frid D., Socolovsky L. Biología I: “Biología humana ysalud”, Editorial Estrada (Polimodal), 1999.• Lacreu L.; Rubel D.; Guahnon E., “Ciencias Biológicas 3”, EditorialSantillana, Buenos Aires, 1990.

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Como en la Unidad 1, también aquí, en cada actividad en la que se le pida quepara su resolución busque información en los textos, Ud. verá el símbolo Este símbolo indica que podrá encontrar orientaciones para la búsqueda de información al final de la Unidad.

2.a. El sistema urinario y su función excretora2.a. El sistema urinario y su función excretora

El balance hídrico El balance hídrico

Aunque no seamos conscientes, existe una “lucha” permanente de nuestro organismocontra las condiciones variables del ambiente. Con cada vaso de líquido queingerimos, el organismo reacciona “testeando” la cantidad de agua que ingresa alcuerpo y automáticamente se disponen los mecanismos necesarios para mantenerniveles normales de líquido, tanto entre las células como dentro de ellas. Lo mismoocurre cuando perdemos agua y sales a través de una transpiración excesiva o por otrascausas.

Los sistemas de excreción tienen un papel fundamental en la regulación del nivel deagua y de sales en el organismo manteniendo lo que se denomina un equilibriohídrico e iónico respectivamente.

Un fenómeno importante que incide en la cantidad de agua que ingresa o egresa de lascélulas es el llamado fenómeno de ósmosis.

Las siguientes actividades lo familiarizarán con este fenómeno físico y sus consecuenciaspara los seres vivos.

Actividad n° 1Actividad n° 1

En la Unidad 1 mostramos una situación imaginaria según la cual los gases que se pre-sentan en diferentes grados de concentración, a uno y otro lado de una membrana se-mipermeable, difunden según su gradiente de concentración.

Algo parecido sucede con el agua y la concentración de sales disueltas en ella.

El fenómeno por el cual se produce el movimiento del agua según unadiferencia de concentración de iones se denomina ósmosis.

Amplíe en la Bibliografía el concepto de ósmosis y luego resuelva esta actividad.

Observe atentamente el siguiente esquema:

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• Indique con una flecha cuál será el sentido de movimiento del agua en lascondiciones que se plantean en el esquema.

Los organismos, dependiendo del medio en el que se encuentren, pueden tener en suinterior una concentración mayor, menor o igual de sales que aquel. Según sea el caso,se clasifican en:

✓ Organismos hipertónicos: mayor concentración de iones en el interior del

organismo que en el agua.

✓ Organismos hipotónicos: menor concentración de iones en el interior del


✓ Organismos isotónicos: la misma concentración de iones en el interior del



Observe atentamente los siguientes esquemas que representan un organismo sumergidoen agua con diferentes concentraciones de iones:

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Organismo hipertónicorespecto al medio.

Organismo isotónicorespecto al medio.

Organismo hipotónicorespecto al medio.

Agua destilada

Membranasemipermeable

Agua con sal

Recipienteimpermeable

a. Indique en cada caso -utilizando una flecha- cuál será el sentido en que tenderá a

moverse el agua (hacia el organismo o hacia el medio externo).

b. Si tomamos el caso de un organismo hipotónico respecto al medio, al que le falla

el sistema que mantiene su balance hídrico, ¿qué pasará con su volumen: aumentará

o decrecerá?

c. ¿Un pez de agua dulce será hipertónico o hipotónico respecto al medio donde vive?

¿Por qué? ¿El agua tenderá a ingresar o a salir del cuerpo?


La siguiente experiencia puede hacerse fácilmente en casa y nos da una idea del fenómenode ósmosis en los seres vivos sometidos a ciertas condiciones del medio exterior.

Primero se toma un huevo de gallina (crudo) y se lo sumerge durante varias horas en

vinagre hasta que la cáscara se disuelva totalmente y quede expuesta la membrana

interna de huevo (una membrana biológica, por supuesto, y por lo tanto

semipermeable).

Luego, con mucho cuidado para que no se rompa, se enjuaga el huevo y se lo coloca

en un recipiente con agua destilada sumergiéndolo totalmente en ella (el agua

destilada se puede comprar en la farmacia o en una estación de servicio).

Al cabo de algunas horas se percibirá un cambio notable en el volumen del huevo.

a. ¿Aumentará o disminuirá, en las condiciones descriptas? ¿Por qué?

b. ¿Qué ocurrirá si ahora sacamos el huevo del agua destilada y lo pasamos a un

recipiente con agua y unas cucharadas de sal gruesa? ¿Por qué?

Si se atreve, gaste un huevo y haga la experiencia para comprobar si sus respuestas fueron

acertadas.

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Así como la diferencia en la concentración de sales y otras sustancias disueltas en elagua a uno y otro lado de una membrana determina hacia dónde migrará dicha agua(proceso de ósmosis); también la concentración de iones (partículas de las salesdisueltas en el agua u otro líquido), determinará el movimiento de estos através de las membranas biológicas. Este fenómeno se denomina difusión.Mientras que, para que ocurra el proceso de ósmosis es necesario que se inter-ponga una membrana semipermeable entre las soluciones, la difusión ocurreaunque no haya una membrana que separe las zonas de diferente concentración.Un ejemplo es la difusión de una gota de tinta en un vaso de agua.

Busque en la Bibliografía el mecanismo de difusión y repase el de ósmosis.

• Ejemplifique en los siguientes esquemas cada uno de estos procesos, colocando unaflecha que indique el sentido del movimiento de las partículas y el tipo de partículasque se desplazan a través de la membrana:

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ÓSMOSIS

DIFUSIÓN

Membrana biológica

Membrana biológica

Particulasde agua

Particulasde agua

Sustanciasdisueltas

Sustanciasdisueltas

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Nota:Le recordamos aquí que -tal como referimos en la Unidad 1 parala difusión de gases- los movimientos netos de agua durante la ósmosis,y de iones durante la difusión, se producen hasta que se alcanza unequilibrio dinámico. En estas condiciones de equilibrio, a un lado y otrode la membrana se mantendrá la misma concentración de iones en lassoluciones.

Anatomía del sistema urinario humanoAnatomía del sistema urinario humano

Aunque los movimientos de agua por el proceso de ósmosis se rigen por la diferencia

en la concentración de iones a uno y otro lado de las membranas biológicas; los

organismos pluricelulares, normalmente, no aumentan o disminuyen sensiblemente

su volumen en función de los cambios en las concentraciones de iones.

Esto ocurre así porque existen eficientes y variados mecanismos de excreción

que compensan esta tendencia del agua a moverse por ósmosis a través de las

membranas biológicas.

Cada célula que forma parte de un organismo pluricelular (o la única célula que

constituye un organismo unicelular), regula la cantidad de agua en su interior a

través de vacuolas contráctiles cuya función es recoger el exceso de agua del

citoplasma y expulsarlo al exterior.

Las vacuolas contráctiles se llenan paulatinamente de líquido proveniente del

citoplasma hasta que alcanzan un volumen determinado, y luego se contraen

rápidamente expulsando al exterior ese líquido y disminuyendo su volumen para

reiniciar el ciclo.

En los animales, independientemente de que cada una de sus células elimina líquido

de la forma descripta, existen sistemas especializados para la excreción del exceso de

agua del organismo en su conjunto.

Como ya mencionamos, en los humanos (y en general en todos los vertebrados), este

sistema está constituido primordialmente por el sistema urinario y particularmente por

los riñones, aunque otros órganos también cumplen funciones excretoras.


• Busque en la Bibliografía un esquema del sistema urinario humano, memorice losnombres de cada una de sus partes, y con dicha información complete este esquema:

Nota: Probablemente, Ud. vea en algunos de los libros unos órga-

nos ubicados sobre los riñones que llevan el nombre de “ glándulas supra-

rrenales”. Pese a su ubicación y nombre, estos órganos no tienen relación

alguna con el sistema urinario, sino que están relacionados con funciones

hormonales.

Estructura y función de los riñones. La formación de la orina Estructura y función de los riñones. La formación de la orina

Desde hace algunos años se ha hecho cada vez más habitual la práctica médica deltransplante de riñón. Es un error común considerar como órganos “vitales” solamenteal corazón y al cerebro y otorgar un papel secundario a otros órganos: una alteraciónen el funcionamiento de los riñones (así como también del hígado, la médula ósea ytantos otros órganos y sistemas) compromete seriamente la vida de las personas. Eneste sentido, como ya adelantamos, los riñones cumplen un papel fundamental en el

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constanza santamaria

mantenimiento homeostático, sin el cual el organismo se descompensa con gravesconsecuencias para el enfermo, incluyendo según el daño causado, la posibilidad demuerte.

Los riñones están formados por una cantidad de pequeñas unidades menores llama-das nefrones. Hay aproximadamente 1.300.000 nefrones en cada riñón humano. Lafunción del órgano en su conjunto es el resultado de la función de cada una de estasunidades, donde tiene lugar el proceso de formación de la orina.

Por otra parte, los uréteres y la vejiga cumplen la función pasiva de conducir ycontener, respectivamente, la orina generada en cada nefrón y regular su expulsióna través de la micción.


Los nefrones son las estructuras clave del proceso de excreción ya que conectan elsistema circulatorio que transporta las sustancias que serán excretadas con el sistemaurinario, encargado de “filtrar” la sangre y formar la orina. Una porción de losnefrones pertenece exclusivamente al sistema urinario y otra pertenece al sistemacirculatorio.

a. Busque en la Bibliografía el esquema de los nefrones e identifique qué partes perte-necen al sistema urinario y cuáles al circulatorio. Sobre la base de dicha información,complete el siguiente cuadro:

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SISTEMA

Circulatorio

Urinario

ESTRUCTURA

b. La formación de orina en los nefrones consiste en tres procesos íntimamenteasociados, a saber:

✓ Filtración

✓ Reabsorción

✓ Secreción

• Defina los aspectos más importantes de cada uno de estos procesos.


La orina es un líquido de desecho que tiene una composición com-pleja. Un alto porcentaje es agua, en la cual se encuentran disueltas una cantidadde sustancias que son producto del metabolismo celular: sales como las de potasioo fosfatos, urea, etc.

Incluso, una buena parte de los medicamentos (u otras drogas) que ingerimos seeliminan a través de la orina. Ejemplo de ello son los antibióticos o los psicofármacos.

a. Busque en la Bibliografía o en las referencias de un análisis clínico de orina, la listade sustancias que la componen y los valores considerados normales de cada una deellas.

b. Investigue qué posibilidades de diagnóstico ofrece un análisis de orina que décómo resultado la presencia de altas concentraciones de glucosa.

c. Teniendo en cuenta las funciones del sistema urinario, ¿por qué razón es posiblerealizar el control antidóping a los deportistas realizando un análisis de orina?

2.b. La respuesta inmune: el reconocimiento de lo propio2.b. La respuesta inmune: el reconocimiento de lo propioy de lo ajenoy de lo ajeno


Para comenzar con este tema, busque en la Bibliografía las definiciones de:

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• Contagio.

• Enfermedad infectocontagiosa.

• Agentes patógenos.

Como ya dijimos, uno de los mecanismos de mantenimiento de la homeostasisde mayor importancia es el que cumple el sistema inmunitario. Este sistema constituyela principal protección del organismo contra la proliferación de agentes patógenos, conlos que nos encontramos en permanente contacto.

Pero no sólo el sistema inmunitario provee protección ante estos agentes. Otrosmecanismos, no menos importantes, colaboran en ese aspecto. Es por ello quese suele dividir en tres grandes grupos al sistema de protección. Estos grupos son:

✓ Barreras primarias

✓ Barreras secundarias

✓ Barreras terciarias


Sobre la base de una investigación en los textos, complete el siguiente cuadro acercadel sistema de protección del organismo ante el ingreso de agentes patógenos:

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PROTECCIÓN

Barreras primarias oprimer sistema dedefensa

Barreras secundarias

Barreras terciarias

EJEMPLOS BREVE DESCRIPCIÓN DELTIPO DE ACCIÓN

• ¿Cuál de estas tres barreras es la más inespecífica1 ? ¿Por qué?

El sistema inmunitario propiamente dicho tiene una doble función, importante y

delicada: reconocer lo que es propio del organismo y distinguirlo de lo que es ajeno,

y también eliminar o controlar la proliferación de todo aquello que no es reconocido

como propio y que podría representar un peligro potencial para la salud.

Algunos tipos de microorganismos pueden estar presentes en el organismo y no

resultar peligrosos para el mismo. Sólo en el caso en que puedan multiplicarse e

invadirlo podrán significar un verdadero peligro para su portador. De hecho, nues-

tro cuerpo alberga una cantidad enorme de microorganismos que no causan nin-

gún problema o bien aportan algunos beneficios. Esos mismos microorganismos

pueden representar un peligro si se multiplican más allá de ciertos límites o si

proliferan en zonas del cuerpo donde no deberían normalmente encontrarse.


a. ¿Por qué sería incorrecto calificar de patógeno a todo microorganismo que habitanuestro cuerpo?

b. Busque ejemplos de microorganismos que normalmente se encuentran en nuestrocuerpo formando parte de lo que se denomina “flora bacteriana”.

• ¿En qué órgano/s se encuentran? • ¿Qué función cumplen?

Le recordamos que, además de investigar en la bibliografía sugerida en laUnidad, para ampliar su información y tener una idea más general sobre losmicroorganismos y su papel en la salud humana, puede recurrir a la Guía delBloque 1, punto 2.d: “Los microorganismos y la salud humana” , así comoconsultar en la bibliografia que allí se recomienda.

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1 Se dice que la defensa es inespecífica cuando impide la entrada o actúa sobre cualquier agente potencialmente infeccioso; es decir,no actúa contra determinados agentes patógenos en particular. Por el contrario, el sistema es específico cuando actúa sólo sobredeterminados microorganismos previamente reconocidos por el sistema inmunitario como agentes patógenos.

La inmunidad innata o inespecíficaLa inmunidad innata o inespecífica

Como vimos en la Actividad 9 de esta unidad, las barreras primarias o primer sistemade defensa son de tipo mecánico: la piel que impide la entrada de agentes patóge-nos al sistema circulatorio, las mucosas digestivas que atrapan a los microorganis-mos antes de que ingresen a la sangre, los jugos digestivos que crean un medio áci-do que impide que sobrevivan, etc.

No obstante, si estas primeras barreras no son efectivas y los agentes patógenospenetran al sistema circulatorio, enfrentarán un segundo sistema de defensa muchomás activo: los glóbulos blancos.

Existen tres tipos básicos de glóbulos blancos:

✓ Los fagocitos (macrófagos y otros)

✓ Los linfocitos B

✓ Los linfocitos T

Estos tres tipos de glóbulos blancos interactúan entre sí proveyendo inmunidad antelas infecciones.


a. De los tres tipos de leucocitos (o glóbulos blancos) que conoce, ¿cuáles participandel sistema de inmunidad conocido como inmunidad innata?

b. Describa brevemente cómo actúan estos ante el ingreso de un microorganismo altorrente circulatorio.

c. ¿Por qué se denomina inmunidad “innata” a la inmunidad inespecífica?

Inmunidad adquirida o específicaInmunidad adquirida o específica


En la primera unidad de esta guía hemos descripto el sistema circulatorio humanopero no hemos mencionado otro sistema estrechamente ligado a él: el sistemalinfático.

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La palabra linfocito, que identifica a algunos tipos de glóbulos blancos, proviene delinfa = líquido del sistema linfático, y cito = célula. Literalmente, los linfocitos soncélulas del sistema linfático.

Busque en la Bibliografía el sistema linfático humano y observe un esquemadel mismo.

a. Mencione las principales funciones del sistema linfático.

b. Explique la relación que tiene con el sistema circulatorio.

c. Nombre tres diferencias estructurales entre el sistema linfático y el sistemacirculatorio.

Preste atención al hecho de que los linfocitos no tienen su origen en el sistema linfático.Como vimos en la Unidad 1, se originan en la médula ósea a partir de las célulasmadre hematopoyéticas, que dan origen tanto a los glóbulos rojos como a todoslos glóbulos blancos y a las plaquetas. Por otra parte, estos linfocitos producidosen la médula ósea “maduran” (se hacen competentes para cumplir su funcióninmunológica) en la glándula denominada timo.

Sin embargo, los linfocitos ya maduros se concentran en los ganglios del sistemalinfático y recorren desde allí el organismo, tanto circulando con la linfa como conel plasma sanguíneo.

A diferencia de los fagocitos, los linfocitos T y B participan de la denominadainmunidad adquirida y otorgan una propiedad muy importante: la memoria inmune.


Para que actúe la inmunidad adquirida, es necesario que el sistema inmunitario tomecontacto con un antígeno.

Busque en la Bibliografía el concepto de antígeno y responda:

a. ¿Sólo los microorganismos son antígenos? Justifique la respuesta.

b. ¿Qué otros ejemplos de antígenos puede dar?

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Hasta el momento hemos mencionado dos tipos de inmunidad: innata o inespecíficay adquirida o específica.

a. ¿Se puede afirmar que una de ellas tiene una respuesta más rápida que la otra anteel ingreso al organismo de un antígeno determinado?

b. Si es así, ¿cuál es el tipo de inmunidad de actuación más rápida?

c. ¿Qué ventajas trae para el organismo el tipo de inmunidad más “lento”?

Uno de los aspectos más sorprendentes del sistema inmunitario es el hecho de que miles o

millones de antígenos diferentes puedan ser reconocidos, memorizados y destruidos por

este sistema a través de los mecanismos de inmunidad adquirida.2

Los mecanismos de reconocimiento son muy complejos y no los trataremos en detalle.Aquí nos bastará con decir que son mecanismos moleculares, en los cuales unamolécula que actúa como antígeno se une a otra que actúa como anticuerpo, ypermite que este complejo antígeno-anticuerpo sea reconocido y neutralizado odestruido rápidamente.

En este proceso intervienen los fagocitos llamados macrófagos (algo así como grandescomedores), y los linfocitos T y B.

Intervienen también células de memoria inmunitaria, que ante un nuevo ingreso delmismo antígeno reaccionarán rápidamente contra él produciendo el anticuerpoapropiado, ya que tienen archivado un “registro” molecular de la informaciónnecesaria para destruir el antígeno.


a. La vacunación contra determinadas enfermedades, ¿se basa en los mecanismos deinmunidad adquirida o innata? Justifique su respuesta.

b. Relate brevemente cuál es la acción que se busca sobre el sistema inmunitariocuando se administran vacunas.

c. ¿Por qué muchas vacunas son obligatorias para toda la población y no se deja quecada persona decida por sí misma si se vacuna o no?

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2 Por sus aportes en el descubrimiento de este mecanismo (la generación de anticuerpos monoclonales), César Milstein,investigador argentino radicado en Inglaterra, recibió el Premio Nobel de Medicina.


Lea atentamente el siguiente texto:

La llegada a América por parte de los conquistadores, desde el siglo XV,trajo como consecuencia profundos cambios culturales, económicos y po-líticos en las poblaciones americanas. Asimismo, el sometimiento de lasmismas durante los siglos posteriores -ya sea a través de las armas, deltrabajo esclavo u otras formas de dominación-, produjeron la muerte degran parte de los naturales. Sin embargo, un enemigo oculto y por muchotiempo desconocido, causó entre las tribus de América el exterminio depoblaciones enteras: las enfermedades infecto-contagiosas . Algunas enfer-medades, que en la Europa de esa época no tenían mayores consecuen-cias para quienes ocasionalmente las padecían o que al menos no se ex-tendían a toda la población (tales como resfríos, algunas variedades “ be-névolas” del sarampión o la sífilis), causaron en los naturales una mortan -dad enorme. Luego de estos primeros contactos mortales con dichas enfer-medades, la virulencia de las mismas se amortiguaba hasta hacerse simi-lar a la que afectaba a la población europea. Este hecho, que no podíaser explicado en esos tiempos y que frecuentemente se atribuía a una pre-disposición natural de los nativos a contraer enfermedades, hoy es perfec-tamente explicable en términos de los conocimientos que tenemos sobre elfuncionamiento del sistema inmune.

A partir de la lectura, conteste las siguientes preguntas:

a. ¿Cuál supone que era la vía de contagio de las poblaciones nativas conenfermedades europeas totalmente desconocidas en el “Nuevo Mundo”?

b. Dados los conocimientos actuales sobre el sistema inmune, ¿qué explicaciónencuentra para el hecho de que los primeros contactos con los microorganismoshayan producido niveles tan altos de mortandad?

c. ¿Por qué dicha mortandad se redujo tanto a partir de los primeros brotes?

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Básicamente existen tres tipos de medicamentos que “colaboran” con el sistema

inmunitario en la tarea de eliminar a los agentes patógenos que ingresan al organismo.

Estos son los antibióticos, las vacunas y los sueros.

Busque en la Bibliografía las diferencias entre estos medicamentos.Busque en la Bibliografía las diferencias entre estos medicamentos.


La difteria se transmite a través de un bacilo (un tipo bacteriano).

Observe el siguiente gráfico donde se representa el grado de inmunidad de los niñosa la difteria, en función de su edad, teniendo en cuenta que la curva fue obtenidasobre una población que nunca se vacunó contra esta enfermedad:

a. ¿Cómo se puede explicar una inmunidad del 50 por ciento de los niños en elmomento del nacimiento?

b. ¿Cómo explicaría cada uno de los aumentos en el porcentaje de inmunidad de losniños después del noveno mes de nacimiento?

c. Averigüe las edades en las que se inocula la toxina de la difteria (incluida en lavacuna triple bacteriana) para proveer una inmunidad artificial adquirida, y compárelascon los valores del gráfico.

• ¿Qué conclusión puede sacar sobre las edades en las que se recomienda lavacunación de los niños?

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% de niños inmunizados

Tiempo

meses años

Fuente:Brunet, M. “Historianatural de la enfer-medad infecciosa”. Ed. Alianza, Madrid,1982.


En la mayoría de los libros de texto Ud. encontrará una analogía muy común parareferirse al sistema inmunitario, tal como: “es un sistema de defensa del organismocontra la invasión de virus y microorganismos”. Esta analogía “guerrerista”, dondese utilizan palabras como “ataque”, “defensa”, “invasión”, “ejército”, etc. no reflejarealmente las características de este sistema.

El sistema inmunitario no actúa exclusivamente contra los virus o bacterias sinocontra antígenos de diverso tipo. Algunas de las sustancias identificadas por el organismocomo antígenos no deberían, normalmente, causar ningún tipo de enfermedad.Sin embargo, en muchos casos, se desencadenan los mecanismos inmunitarioscomo si estas sustancias representaran un peligro y se producen anticuerpos contra lasmismas.

Estrictamente hablando, el sistema inmunitario tiene por función el recono-cimiento de lo que es propio del organismo distinguiéndolo de aquello quees ajeno a él.

Como consecuencia de ello, este sistema nos protege de las enfermedades infecciosas.

En algunos casos, la acción del sistema inmunitario nos perjudica seriamente. Unejemplo de la acción indeseable contra sustancias identificadas como antígenos por losmecanismos inmunitarios se presenta en los casos de los transplantes de órganoso tejidos. Ud. habrá escuchado, leído o ha sabido por experiencia propia, de laimportancia -en casos de necesidad de transplantes- de buscar órganos de donantescompatibles con los del receptor para evitar el “rechazo”.

El rechazo de los órganos o tejidos transplantados se produce porque los me-canismos inmunitarios los reconocen como ajenos, fabrican anticuerpos con-tra ellos y los destruyen.


Las transfusiones de sangre pueden interpretarse como un transplante de tejidos:el receptor de la sangre reemplaza parte de la suya por la que le es transfundida.


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Cuando se realizan transfusiones es muy importante que la sangre del donante y ladel receptor sean inmunocompatibles. De esta forma, el organismo no reaccionarácontra el tejido transfundido, lo cual, si pasara, provocaría serias consecuencias parael paciente, incluso la muerte.

En el siguiente cuadro le presentamos los grupos sanguíneos humanos A, B, AB y 0(cero).

Se representa con la letra C la combinación de grupos sanguíneos que da compatibili-dad entre el receptor y el dador, y con las letras NC la incompatibilidad entre ambos.

Según la información que aporta el cuadro, responda: (Por supuesto, también puede apoyarse en la Bibliografía para contestar estas preguntas).

a. ¿Qué grupo sanguíneo tienen las personas llamadas “dador universal”?

b. ¿Qué grupo sanguíneo tienen las personas llamadas “receptor universal”?

c. ¿Cuántos antígenos de grupo existen en la sangre humana? ¿Cuáles son?

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Grupo A Grupo B Grupo AB

Grupo O

Grupo A

Grupo B

Grupo AB

Grupo O

C CNC NC

NC CC NC

NC CNC NC

C CC C

Grupo deldador

Grupo delreceptor

Nota: Como Ud. seguramente ya sabe, además de los antígenos de gru-

po, existen los antígenos de factor o Rh. Estos pueden ser Rh - (negativo) o

Rh + (positivo). Para no complicar la actividad sólo hemos tomado en cuen-

ta el grupo sanguíneo. Aprovechamos esta oportunidad para decirle que, si

aún no conoce su grupo y factor sanguíneos, le recomendamos que se haga

un análisis (en cualquier hospital o sanatorio, requiere sólo de una gota de

sangre y se comunica el resultado al interesado), ya que conocer el grupo y

factor de uno y de los allegados puede resultar importante cuando es necesa-

ria una transfusión de urgencia.


Lea atentamente el siguiente texto:

“En el año 1825 se empezó a transfundir sangre de un humano a otro, cambiando lapráctica habitual anterior de transfundir sangre de animales (cerdos, perros o corderos)a los humanos. Esto último producía gran cantidad de muertes por causas que en eseentonces eran desconocidas”.3

• ¿A que atribuiría Ud. el hecho de que la sangre de animales produjera la muerte delos receptores humanos?

Además de las transfusiones y los transplantes de órganos o tejidos, entre los efectos nodeseados producto de los mecanismos inmunes, se encuentran las reacciones alérgicas.Son muy comunes las reacciones inmunitarias contra el polvo, el polen, los chocolates,etc. que contienen sustancias que, para algunas personas, resultan antígénicas ydesencadenan los síntomas que conocemos como alergias.

Las alergias son reacciones del sistema inmunitario contra sustancias que, paralos que padecen esta enfermedad, se comportan como antígenos cuando ingresanal organismo.

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3 Texto extraído del libro “ Historia Natural de la Enfermedad Infecciosa”, Macfarlane Burnet, Editorial Alianza Universidad,Madrid, 1982.

Disfunciones del sistema inmunitarioDisfunciones del sistema inmunitario

Determinadas alteraciones en el funcionamiento del sistema inmunitario ponen enpeligro la vida del que las sufre. Frecuentemente estas alteraciones tienen comoresultado que los mecanismos de inmunidad se vean fuertemente afectados, de formatal que se genera una incapacidad para reconocer y/o unirse a los antígenos.


a. ¿A qué peligros está sometida una persona cuyo sistema inmunitario se alterade forma tal que éste no reacciona frente a los antígenos?

b. ¿Qué explicación encuentra para el hecho de que -cuando el sistema inmuntariofunciona deficientemente-, bacterias que son habitantes comunes en nuestro cuerpo(como Escherichia coli en el sistema digestivo) se tornen peligrosas para la salud?

Una enfermedad infecto-contagiosa que afecta directamente al sistema inmunitario esel SIDA. El virus HIV4 parasita a los linfocitos y los destruye, impidiendo que elorganismo reaccione ante el ingreso de agentes patógenos.


Repase el papel que cumplen los linfocitos en el sistema inmunitario humano.

Busque en la Bibliografía las características generales del SIDA y, en base a lainformación que recoja, realice esta actividad.

a. Haga un relato breve que aclare qué significa el nombre completo de estaenfermedad: “Síndrome de Inmunodeficiencia Adquirida”.

b. ¿Por qué se denominan “enfermedades oportunistas” a aquellas que presentan unpeligro potencial de importancia para los portadores del HIV?

c. ¿Todo portador del virus HIV presenta SIDA? Justifique su respuesta.

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4 Las siglas HIV y VIH para designar al virus que provoca el SIDA son equivalentes. HIV es la sigla de las palabras inglesas quedesignan al virus. En castellano este se denomina Virus de la Inmudeficiencia Humana. De la misma forma encontrará, enalgunos libros y publicaciones, la sigla AIDS que es el equivalente en inglés de la del castellano “SIDA”.

Así como el SIDA provoca un funcionamiento incorrecto del sistema inmunitario encuanto a que disminuye su acción sobre los antígenos y, consecuentemente contralos agentes patógenos, otras enfermedades alteran el sistema inmunitario en sentidoinverso.

Este tipo de enfermedades se conocen con el nombre de enfermedades autoinmunes yson causantes de algunas enfermedades muy graves y para las cuales todavía no secuenta con tratamientos adecuados.

Se sabe que el organismo aprende a reconocer como propias aquellas sustancias queestán presentes durante la vida fetal y, por lo tanto, no resultarán antigénicasdespués del nacimiento. De esta forma el sistema inmunológico considerará “ajenas”a aquellas sustancias con las cuales el feto no interactuó. Cuando este sistema de“aprendizaje” falla, el sistema inmune puede reaccionar contra los tejidos delpropio organismo (reacciones de autoinmunidad). Existen muchos ejemplos deenfermedades autoinmunes tales como la miastenia gravis, el lupus eritrematosoo la esclerosis múltiple.

Los tratamientos disponibles para estas enfermedades se basan en el uso demedicamentos inmunodepresores (fármacos que deprimen los mecanismos naturalesde inmunidad), pero estos son peligrosos por la posibilidad de dejar inerme alorganismo frente a bacterias y virus que normalmente son eficazmente controlados.

La complejidad y especificidad del sistema inmunitario desafían a la biología y lamedicina actuales a comprender en profundidad su funcionamiento y, a partir deallí, diseñar una batería de aplicaciones que ayuden a combatir estas enfermedades.

Aunque es mucho lo que se ha avanzado en los últimos años en la comprensión de losmecanismos moleculares de la inmunidad, todavía queda mucho por hacer.

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1. Lea atentamente el siguiente texto:

Los peces óseos marinos tienen una situación extraña: corren peligro permanentede perder agua, y de esta forma, disecarse. De alguna manera, se puede pensarque tienen una situación similar a los organismos terrestres que habitan en zonasdesérticas.

• ¿Cómo explicaría este hecho?

2. Un funcionamiento anómalo de los riñones altera las concentraciones de líquidos ysales en el organismo. También impide la excreción de sustancias tóxicas presentes enla sangre. Es por ello que las personas cuyos riñones no funcionan adecuadamentedeben someterse a tratamientos periódicos de diálisis.

El dializador es un aparato que actúa como un riñón artificial, “filtrando” la sangrepara depurarla de las sustancias que normalmente deberían ser eliminadas a través dela excreción.

El aparato consiste en un recipiente con una membrana semipermeable, de un lado dela cual se vuelca la sangre del paciente, y del otro una solución dializante con una con-centración determinada de sustancias. Para que el proceso de hemodiálisis sea efectivo,la concentración de la solución dializante debe ser muy precisa.

Teniendo en cuenta la forma en que el riñón permite la absorción y reabsorción dedistintas sustancias presentes en la sangre:

• ¿Por qué es tan importante una concentración equilibrada de las sustancias presentesen la solución dializante?

2. Lea atentamente la siguiente frase:

De los dos mil litros de sangre que atraviesan diariamente el riñón, unos 180litros de líquido pasan de los glomérulos a los nefrones.Sin embargo, en condiciones normales se excretan aproximadamente unos1,8 litros de orina diarios.

69



Autoevaluación de la Unidad 2

a. ¿Qué función del riñón explica estas diferencias entre la cantidad total de líquido

filtrado y excretado?

b. ¿En qué parte del nefrón ocurre este proceso?

c. Dibuje muy esquemáticamente la parte del nefrón donde se produce el filtrado

glomerular.

4. Lea atentamente el siguiente cuadro, donde se detallan las concentraciones de

diversas sustancias en el plasma sanguíneo, el filtrado glomerular y la orina. Todas

las concentraciones consignadas en el cuadro corresponden a los valores normales

de una persona adulta y están expresadas en cantidad de gramos de la sustancia por

litro de solución.

Basándose en los datos del cuadro, indique:

a. ¿Qué sustancias no pasan del plasma sanguíneo al riñón permaneciendo siempre en

sangre? Justifique su respuesta.

b. ¿Qué sustancias son reabsorbidas por el organismo en el proceso de formación de la

orina?

c. ¿Qué sustancias son concentradas, en el proceso de formación de la orina?

70


SUSTANCIA

Glucosa

Urea

Aminoácidos

Proteínas

Sales

PLASMA SANGUÍNEOGRAMOS/LITRO

FILTRADO GLOMERULARGRAMOS/LITRO

ORINAGRAMOS/LITRO

1

0,25

0,30

70

6,65

1

0,25

0,30

0

6,65

0

20

0

0

10,5

d. ¿Cuál es la función principal que cumple el riñón en el proceso de formación de la

orina?

e. ¿Qué otra importante función del riñón no surge de los datos del cuadro?

5. Pensando en los procesos de filtrado glomerular y de reabsorción de sustancias en la

formación de la orina, ¿qué podría indicarle a un médico la presencia de glucosa en la

orina de una persona? ¿Por qué?

6. ¿Qué medidas de emergencia habría que tomar con un paciente que presenta una

importante disminución de glóbulos blancos. Justifique su respuesta.

7. La inflamación de los ganglios del sistema linfático se toma como un indicio de que

se está operando en la persona un proceso infeccioso.

• ¿A qué se debe esta interpretación del síntoma?

8. A fines del siglo XVIII, Edward Jenner, un médico inglés del medio rural, se dio

cuenta de que las personas que estuvieron en contacto con vacas5 enfermas de viruela

no contraían esta enfermedad que, en aquella época, se desataba como una peste

fulminante que mataba a una parte importante de la población.

• ¿Cómo explicaría Ud. la inmunidad a la viruela de las personas que estuvieron antes

en contacto con vacas infectadas?

9. Los transplantes de órganos o tejidos traen frecuentemente problemas de rechazo.

Este problema se minimiza o desaparece en dos situaciones:

-Cuando se hacen transplantes autólogos (de una parte a otra del organismo de

la misma persona).

71


5 El nombre “vacuna” viene de esta original interpretación de Jenner de que las vacas infectadas de viruela transmitíaninmunidad a las personas.

-Cuando se hacen transplantes entre parientes muy cercanos (padres-hijos, entrehermanos, etc.).

a. Intente una explicación para este hecho.

b. ¿Por qué un transplante entre gemelos podría considerarse un transplante autólogocon un riesgo ínfimo de rechazo del órgano o tejido transplantado?

72


1.Este hecho puede explicarse debido a que los peces óseos marinos tienen en suinterior una concentración de sales menor que la del agua que los rodea (sonhipotónicos respecto del medio). Como consecuencia, el agua tiende a moversedesde el interior del organismo hacia el ambiente por ósmosis. Esta fuga de aguacontinuaría hasta el establecimiento de un equilibrio entre la concentración de lasolución salina dentro y fuera del organismo. Esto terminaría “secando” al pez. Sinembargo, diversos mecanismos fisiológicos que regulan la pérdida y ganancia deagua y sales, fundamentalmente regulados por la concentración de orina y elfuncionamiento de glándulas especiales en las branquias, evitan que esto ocurra.

Los animales terrestres de las zonas desérticas pierden agua por evaporación debido ala sequedad del ambiente donde viven y a la baja disponibilidad de agua para beber. Elproceso por el cual se produce la pérdida de agua es distinto pero el problema que en-frentan es similar al de los peces aludidos en el texto.

2.Los iones (sales) y moléculas pequeñas que se filtran a través de las membranassemipermeables por difusión, lo hacen según las concentraciones de cada una deellas a un lado y otro de la membrana. De esta forma, dichas sustancias tendránun movimiento neto desde el lugar donde se encuentran en mayor concentraciónhacia el lugar donde están menos concentradas, hasta que se establece un equilibrio(concentraciones iguales a ambos lados de la membrana). Por lo tanto, quésustancias serán filtradas en el dializador depende tanto de la concentración delas mismas en la sangre como en el líquido de diálisis. Si este líquido no tuvierauna concentración precisa, la orina podría retener (o perder) sustancias indepen-dientemente de las necesidades del organismo, provocando fuertes alteraciones enel balance iónico e hídrico del mismo.

3.a. La función de reabsorción de agua y de otras sustancias disueltas en ella(principalmente sales, glucosa y aminoácidos).

73



Respuestas a la Autoevaluación

b. La reabsorción se produce en la rama ascendente del asa de Henle.

c.

4.a. Las proteínas, ya que no están presentes en el filtrado glomerular y sonconstituyentes del plasma.

b. La glucosa y los aminoácidos son totalmente reabsorbidos, dado que no estánpresentes en la orina y sí en el filtrado glomerular, lo cual indica que pasaron delglomérulo al asa de Henle.

c. La urea y las sales, ya que están presentes en la orina en una concentración muchomayor que en el plasma sanguíneo y en el filtrado glomerular.

d. Retiene sustancias necesarias para el organismo (sales, glucosa, aminoácidos)y excreta aquellas que están en exceso o que son tóxicas, sean estos subproductosmetabólicos (como el amoníaco) o sustancias ingeridas, inyectadas, etc.

e. La eliminación de toxinas que ingresaron al organismo desde el ambiente. Entreellas, muchos fármacos, sustancias tóxicas que se incorporan en la ingesta, etc.

5. La presencia de glucosa en la orina indica la posibilidad de que esa persona padezcadiabetes, ya que normalmente la glucosa es totalmente reabsorbida durante el procesode formación de la orina. El único caso en que esto no ocurre es cuando se encuentra enexceso en el plasma sanguíneo, que es un indicador típico de la diabetes. Frecuentemente,el exceso de glucosa en el plasma sanguíneo está relacionado con una deficiencia de lahormona insulina que colabora en mantener los niveles de glucosa en sangre.

74


Porción del nefrón donde se produce el filtrado glomerular.


6. Una importante disminución de glóbulos blancos coloca al paciente en unasituación de alto riesgo de contraer enfermedades de tipo infecto-contagiosas yaque su sistema inmunitario no puede funcionar correctamente. Por lo tanto, laprimera medida a tomar debe ser el aislamiento del mismo para evitar que tomecontacto con gérmenes; incluso con aquellos gérmenes que normalmente noactúan como patógenos en personas cuyos mecanismos de inmunidad funcionancorrectamente.

7. Los ganglios linfáticos son el lugar donde se almacenan los glóbulos blancosmaduros que se produjeron en la médula ósea y maduraron en el timo. Si estosganglios están inflamados significa que hay una concentración importante deglóbulos blancos. Este hecho permite sospechar que ha comenzado un procesoinfeccioso contra el cual está reaccionando el organismo.

De todas formas, para confirmar este diagnóstico hay que realizar un análisis de sangreque incluya el recuento de los glóbulos blancos (leucocitos) para determinar si,efectivamente, se encuentran en cantidades mucho más altas que lo normal.

8. Las vacas infectadas de viruela contagian a las personas. La viruela vacuna noproduce grandes consecuencias sobre las personas infectadas pero expone el antí-geno al sistema inmune. De esta forma, el sistema “memoriza” el antígeno y estápreparado para reaccionar rápidamente ante una nueva infección. Cuando la viruelahumana ingresa en el organismo, este es capaz de generar rápidamente anticuerposcontra el antígeno y controlar la proliferación de los agentes patógenos causantes dela enfermedad.

La viruela vacuna actúa de la misma forma que la vacunación preventiva de laspersonas, tal como se practica desde la época de E. Jenner.

9.a. Muchos de los factores que determinan las características inmunológicas de losorganismos están genéticamente determinados. De la misma forma, el resto delas características biológicas de los organismos tienen este tipo de determinación.Lógicamente, los parientes cercanos son genéticamente más parecidos que personasque tienen un parentesco lejano o ninguno. Por lo tanto, es factible que el sistemainmunitario considere más “propio” un tejido u órgano de personas genéticamentemás parecidas que el de personas genéticamente muy diferentes.

b. Los gemelos son genéticamente idénticos y, además convivieron en un mismoambiente fetal. Estos dos hechos hacen que se pueda afirmar que sus característicasbiológicas no difieren en absoluto. Desde el punto de vista inmunológico, losgemelos son una misma persona y esto hace que un transplante entre ellos puedaconsiderarse autólogo.

75


Orientaciones para estudiar con la bibliografíaOrientaciones para estudiar con la bibliografíasugerida en esta unidadsugerida en esta unidad

Como lo hicimos en la Unidad 1, a continuación le damos orientaciones paraencontrar la información en la bibliografía sugerida, para resolver las actividadesde esta unidad. Le recordamos que también puede encontrar la información en lamayoría de los textos de estudio del tercer año del bachillerato común.

Bibliografía sugeridaBibliografía sugerida

I- Aljanati D.; Wolovelsky E.; Tambussi C. Biología III: “Los códigos dela vida”, Ediciones Colihue, Buenos Aires, 1997.

II- Barderi M.; Cuniglio F.; Fernández E. y otros. Biología: “Citología,Anatomía y Fisiología. Genética, Salud y Enfermedad”, Editorial Santillana

(Polimodal), Buenos Aires, 1998.

III- Bocalandro N., Frid D., Socolovsky L, Biología I: “Biología humana ysalud”, Editorial Estrada (Polimodal), 1999.

IV- Lacreu L.; Rubel D.; Guahnon E., “Ciencias Biológicas 3”, Editorial

Santillana, Buenos Aires, 1990.

En el cuadro siguiente, los números romanos que aparecen indican el texto sugerido dela Bibliografía.

76


ACTIVIDAD

ACTIVIDADES

1 Y 4

TEXTO CAPÍTULO O APARTADO

I

II

III

IV

Fisiología celularOtras funciones celulares

Células y biomoléculas: la vida en su mínima expresiónTransporte a través de la membrana celular

Las célulasEl concepto de difusión - El concepto de ósmosis

La célula: metabolismo y nutriciónLa membrana celular, ¿una puerta abierta o una barrerainfranqueable?

77


I

II

III

IV

II

III

IV

I

II

II

III

I

II

III

IV

I

II

III

Fisiología humanaPlasma y suero

Los sistemas circulatorio y excretorLa excreción y el sistema urinario

Excreción y equilibrio hídrico

La nutrición: excreciónEl sistema urinario

Los sistemas circulatorio y excretorEl nefrón y la formación de la orina

Excreción y equilibrio hídricoLa orina

La nutrición: excreción El sistema urinario

Noxas y Enfermedades

Las defensas del organismoLas enfermedades infecciosas

Inmunidad y homeostasisDe la piel al intestino: las barreras primarias

Las defensas del organismo Las primera línea de defensa: barreras estructurales.

Lo propio y lo ajenoEl sistema inmunológico

Los sistemas circulatorio y excretorEl sistema linfático

Las defensas del organismoEl sistema inmunológico

La nutrición: circulaciónEl sistema linfático

Lo propio y lo ajenoLos grupos sanguíneosInmunidad y homeostasisCiencia, tecnología y sociedadLas defensas del organismoLos transplantes

ACTIVIDADES

5 y 6

ACTIVIDAD 7

ACTIVIDADES

9 y 10

ACTIVIDAD 12

ACTIVIDAD 18

ACTIVIDAD 8

78


ACTIVIDAD 21 I

III

IV

Lo propio y lo ajenoSIDA. Una compleja e importante historia

Las defensas del organismoSIDA

La vida de relación: inmunidadAlgo más sobre las defensas

IntroducciónIntroducción

Los organismos multicelulares son sistemas de alta complejidad funcional ya quepueden desarrollar infinidad de funciones vitales; desde las metabólicas, que regulanlos intercambios de materia y energía con el medio y que son comunes a todos losorganismos, hasta aquellas más específicas tales como el comportamiento, elaprendizaje, y en el caso de los seres humanos, lo que calificamos como inteligencia.

Esta complejidad no sería posible si no estuviera acompañada por el desarrollo desofisticados mecanismos de integración y control del conjunto de las funcionesorgánicas.

Si bien existen múltiples estructuras y funciones de integración y control, dos sistemascumplen específicamente ese rol: los sistemas nervioso y endocrino.

Ambos están estrechamente ligados entre sí, y mientras el primero se caracteriza porrespuestas rápidas y de corta duración; el segundo, por respuestas más lentas peromucho más persistentes en el tiempo. Sintéticamente, podemos considerar que elsistema nervioso funciona a partir de señales de tipo eléctrico, mientras que elendocrino supone el envío de señales químicas, por vía sanguínea, a distintaspartes del organismo.

Son estos sistemas los que reciben la información (proveniente tanto del interior delorganismo como del ambiente), la procesan y generan respuestas para adecuar lasfunciones orgánicas a los cambios que se producen o para restablecer el equilibrioperdido o amenazado.

Pero de todas las estructuras y funciones de estos sistemas, es el cerebro humano el quedespierta el mayor interés, dado que su particular constitución y sus propiedadesdefinen las características de nuestra especie. Nuestros pensamientos, sentimientosy nuestra capacidad para comprender y transformar el entorno natural y culturalen el que vivimos, residen en el cerebro; sin lugar a dudas, el producto máscomplejo que ha resultado de la larga evolución de la vida en la Tierra.


79

BiologíaBiologíaBloque 3Bloque 3Unidad 3: Las funciones deintegración y control y lasestructuras asociadas

En esta unidad nos concentraremos primero en la “arquitectura” y las funciones del

sistema nervioso humano. Posteriormente abordaremos inquietantes temas

relacionados con el conocimiento que tenemos sobre el cerebro humano y las

limitaciones para comprender “a fondo” su complejidad estructural y fisiológica.

Finalmente nuestro objeto de estudio será el sistema hormonal o endocrino y

algunas de sus principales funciones.

Nos haremos preguntas tales como:

• ¿Cuál es la organización general del sistema nervioso humano?

• ¿Cuáles son las características anatómicas más sobresalientes del cerebro humano?

• ¿Qué relación podemos establecer entre el origen evolutivo del hombre y el desu cerebro?

• ¿Qué características y funciones tiene el sistema endocrino y cómo está relacionadocon el sistema nervioso?

• ¿Qué relaciones tienen el sistema nervioso y endocrino con otros sistemas de órganosy cómo regulan sus funciones?

Contenidos

3.a. El sistema nervioso y sus principales funciones.

3.b. Cerebro y evolución humana.

3.c. El sistema endocrino y sus principales funciones.

Bibliografía sugeridaBibliografía sugerida• Aljanati D.; Wolovelsky E.; Tambussi C. Biología III: “Los códigos de la

vida”, Ediciones Colihue, Buenos Aires, 1997.

• Barderi M.; Cuniglio F.; Fernández E. y otros. Biología: “Citología,Anatomía y Fisiología. Genética, Salud y Enfermedad”, Editorial Santillana

(Polimodal), Buenos Aires, 1998.

80


• Bocalandro N., Frid D., Socolovsky L. Biología I: “Biología humana y

salud”, Editorial Estrada (Polimodal), 1999.

• Lacreu L.; Rubel D.; Guahnon E., “Ciencias Biológicas 3”, Editorial

Santillana, Buenos Aires, 1990.

Dado que con los textos mencionados anteriormante no es posible responder a la Actividad9 de esta unidad, le sugerimos que para dicha actividad consulte:

• Aljanati D.; Wolovelsky E.; Tambussi C. Biología II: “Los caminos de laevolución”, (capítulo “El origen del hombre”), Ediciones Colihue,

Buenos Aires, 1997.

Como en esta unidad no se presentan otras dificultades para encontrar en los textos lainformación requerida, no se proponen orientaciones para estudiar con la bibliografíasugerida. Simplemente, le reiteramos que no es imprescindible que consulte en todoslos libros mencionados anteriormente para cada actividad, sino que puede manejarsecon los que le permitan responder los temas planteados.

3.a. El sistema nervioso y sus principales funciones3.a. El sistema nervioso y sus principales funciones

Frente a diversas situaciones solemos decir “me siento nervioso”. Esta expresión alude

casi siempre a un sentimiento complejo e indefinido pero del cual podemos detectar

algunas manifestaciones orgánicas muy distintivas, tales como el temblor de las manos

o la barbilla, el aceleramiento del corazón, cierta picazón en pies y manos, sudoración

excesiva, repentinas ganas de orinar, etc.

Atribuimos este estado a “algo” que está pasándonos a nivel de nuestro cerebro:

pensamientos inquietantes, emociones fuertes, situaciones de estrés.

El cerebro es considerado por los humanos como el “órgano maestro” que dirige los

sentimientos y pensamientos incidiendo directamente sobre nuestras acciones. Además

sabemos que una alteración en su funcionamiento (que a veces tiene una causa y

efectos más o menos claros -como un fuerte golpe o la administración de determinadas

drogas- y otras veces ni la causa ni los efectos son tan evidentes) puede producir, bajo

determinadas circunstancias, cambios notables en nuestro organismo sin que

podamos controlarlos fácilmente.


81


Busque en la Bibliografía un esquema general del sistema nervioso humano eidentifique en el mismo:

• El encéfalo• La médula espinal1

• Los nervios

Teniendo en cuenta que se denomina Sistema Nervioso Central (SNC) a la parte delsistema nervioso formada por el encéfalo y la médula espinal, responda:

a. ¿Cuál es la razón por la que recibe esta denominación?

b. ¿Cómo se llama la porción del sistema nervioso formada por los nervios?

c. ¿Qué tipo de nervios existen? ¿En cuáles de sus características se basa sudenominación?

d. ¿Es posible afirmar que el sistema nervioso posee una organización jerárquica?¿Por qué?


El Sistema Nervioso Periférico (SNP) controla las respuestas tanto motoras comosensitivas del organismo. La porción motora del SNP depende, a su vez, de dossubsistemas que se denominan Sistema Nervioso Autónomo y Sistema NerviosoSomático.

a. ¿Qué tipo de funciones cumple cada uno de ellos?

b. ¿En qué partes se subdivide el Sistema Nervioso Autónomo y qué funcionescumple cada una de esas partes? ¿Por qué se dice que ambas funcionan en formaantagónica?

c. ¿Todas las funciones del Sistema Nervioso Somático controlan los movimientosvoluntarios? ¿Qué excepciones puede mencionar?

82


1 ¡Atención! Es frecuente confundir la médula espinal con la médula ósea (a la cual nos referimos en la unidad anterior). Sondos cosas totalmente distintas. Mientras la médula espinal -ubicada en el interior de las vértebras- es parte del sistema nerviosoy transmite el impulso nervioso desde y hacia el cerebro, la médula ósea -ubicada en los huesos largos, en el esternón y enalgunos pocos huesos más -es parte del sistema sanguíneo y residencia de las células generadoras de los glóbulos rojos, glóbulosblancos y plaquetas sanguíneas.


En el siguiente esquema se integran las distintas partes del sistema nervioso humano.

• Estudie la organización general del mismo y complete el esquema con los nombresde las estructuras correspondientes.

El esquema anterior, muy similar al que Ud. puede encontrar en los libros de texto,muestra un tipo de organización del sistema nervioso que toma como eje la estructuray localización de las partes; por ello se parte del sistema nervioso central y del periférico,a los cuales se subordinan otras porciones más relacionadas con las funciones.

Sin embargo, hay otras maneras de concebir la organización del sistema nervioso.

........................

........................

........................


83

.............................

.............................

.............................

SISTEMA NERVIOSO

.............................

.............................

.............................

Compuesto por

Compuesto por Tiene una

Encéfalo................................................

Porciónmotora

Porciónsensitiva

SistemaNerviosoSomático

Se subdivide en

SistemaNervioso

AutónomoSimpático

........................

........................

........................

Una de ellas es priorizar la estructura y localización:

Otra forma toma en cuenta la función. Puesto que las funciones motora y sensorial noson privativas de los nervios, sino que también hay zonas del SNC que son motoras yotras que son sensitivas, se podría pensar en una clasificación como la siguiente:

También se lo puede clasificar según el tipo de control que ejercen:

La diferencia fundamental entre el esquema presentado en la Actividad 3 y estas otras

formas de entender la organización del sistema nervioso, es que en estas últimas no se

concibe una dependencia directa de la porción motora y sensitiva del SNP, como así

tampoco se entiende a los Sistemas Nervioso Autónomo y Somático como subsistemas

de la porción motora.

De todos modos, como en los textos se utiliza comúnmente el esquema que se plantea en la

Actividad 3, nosotros seguiremos ese criterio.

84


Sistema Nervioso Central

SISTEMA NERVIOSO

Sistema Nervioso Periférico

Sensorial

SISTEMA NERVIOSO

Motor

Somático

SISTEMA NERVIOSO

Autónomo

Las neuronas y el impulso nerviosoLas neuronas y el impulso nervioso

La estructura general del sistema nervioso que vimos en el punto anterior tiene comobase estructural y funcional a un tipo de célula muy particular: la neurona.

Todo el sistema nervioso está constituido por la interconexión de millones deneuronas que transmiten señales químicas y eléctricas desde y hacia el SNC.Estas señales se conocen como impulso nervioso.

El impulso nervioso es una señal eléctrica que se produce por una diferencia enla concentración de las cargas eléctricas a un lado y otro de la membrana de laneurona.

Esta diferencia de cargas depende de la diferencia de concentración de los iones(partículas cargadas eléctricamente) que hay dentro de la neurona respecto delos que se encuentran del lado exterior de la misma. Aunque no veremos endetalle la forma en que se produce el impulso nervioso es importante saber que,en la mayoría de las neuronas, este tiene lugar de a “saltos”. Estos saltos dependen delrecubrimiento del axón por una sustancia grasa aislante de la electricidad llamadamielina que envuelve al axón formando una “vaina”. Un tipo de células particularesque “acompañan” a las neuronas, llamadas células de la glía son las que dan lugar ala vaina de mielina.

Existen muchos tipos de células denominadas “de la glía”, y cada uno de ellos cumplediferentes funciones de “sostenimiento” del sistema nervioso. Un tipo particular deestas células es el encargado de elaborar la vaina de mielina.


Una neurona no es más que una célula muy especializada en establecer comunicacióna través de señales eléctricas y químicas. Como toda célula eucariota2 está rodeada poruna membrana plasmática, posee un núcleo con el material genético y un citoplasmacon diversas organelas entre las que se destacan mitocondrias y vesículas de diverso tipo.

Sin embargo, las neuronas tienen una forma muy particular que está estrechamenterelacionada con la función que cumplen.

Busque en la Bibliografía la estructura básica de una neurona y recuerde los nombresy las funciones de sus partes. Luego trate de completar el siguiente esquema:


85

2 Si lo considera necesario, podrá repasar las características generales de las células eucariotas en la bibliografía sugerida para estebloque. Asimismo, la Unidad 1 del Bloque 1 dispone de actividades, textos y más bibliografía recomendada sobre este tema.

a. ¿Qué significa que el impulso nervioso es unidireccional?

b. Indique con una flecha debajo del esquema cuál es la dirección de propagación delimpulso nervioso.

c. Busque en la Bibliografía los principios elementales de la conducción “a saltos” delimpulso nervioso y las ventajas que ésta presenta respecto de una conduccióncontinua del mismo.

El impulso nervioso que recorre el axón de una neurona debe poder ser “transmitido”a otra u otras neuronas.

Este pasaje de información se produce a través de lo que se denomina sinapsis, que esla zona de contacto entre los botones o vesículas terminales del axón y los cuerpos deotras neuronas o sus dendritas.

En la siguiente actividad le proponemos profundizar en los mecanismos de transmisión dela información a través de la sinapsis.


a. ¿Cuántos y qué tipos de sinapsis existen?

b. ¿A qué se denomina neurotransmisores, y en qué tipo de sinapsis actúan?

c. ¿Cuál es el tipo de sinapsis más común en los seres humanos?

86


Esta ilustración hasido extraída de: Barderi, M.G., CuniglioF. y otros. Biología.Citología. Anatomía yFisiología. Genética.Salud y enfermedad.Polimodal. Ed. Santi-llana, Bs. As., 2000.

Cuando se afirma que el impulso nervioso es unidireccional, esto no significa que ladespolarización de la membrana en el axón no ocurra simultáneamete hacia el cuerpocelular o las dendritas. Sin embargo, dado que los botones sinápticos son las únicasestructuras capaces de transmitir el impulso nervioso de una neurona a otra, es allídonde el impulso tiene un efecto definido (la transmisión de una información). Ladespolarización que se produce hacia el cuerpo celular o las dendritas no avanzamás allá de los límites de la neurona donde esta ocurre y no tiene efectos conocidos.


Hasta el momento, hemos tomado en cuenta solamente la conexión de unas neuronascon otras. Estas conexiones forman intrincadas redes por donde circulan los impulsosnerviosos. Sin embargo, las sinapsis no se establecen solamente entre neuronas.

a. ¿Con qué otros órganos o tejidos establecen sinapsis las neuronas? • Dé ejemplos y relate sintéticamente la acción que promueven estas conexiones.

b. ¿A qué se denomina placa motora?

Algunas reflexiones sobre el sistema nervioso… Algunas reflexiones sobre el sistema nervioso…

Hasta ahora hemos descripto algunas características generales de la organización delsistema nervioso, de la neurona como la unidad básica de organización de dichosistema, y del impulso nervioso como la señal que se transmite de neurona aneurona para enviar o recibir estímulos en los órganos sensoriales o motores.

Es importante detenernos aquí un momento para hacer una reflexión sobre losconocimientos y comprensión real que la ciencia tiene sobre el sistema nervioso,mas allá de su descripción.

Por lo que sabemos, el impulso nervioso no lleva la información tal cual la recibe elorganismo; tampoco hay modo de diferenciar un impulso nervioso que conduce, porejemplo, información visual de otro que lleva información auditiva. Es el cerebro elencargado de decodificar la información que llega en forma de impulso eléctrico,y la interpreta y procesa según el tejido u órgano del que proviene.

Para comprender mejor esto, nos permitiremos hacer una analogía con el funcionamientode una computadora.


87

Si Ud. oprime la tecla señalada como “A” en el teclado de una computadora, nodetermina que una “A” recorra el cable desde el teclado hasta el “cerebro” de lamáquina. Lo único que “viaja” a través del cable es un pulso eléctrico. El “cerebro”de la máquina (en la computadora se lo llama Unidad Central de Procesamiento oCPU) interpretará ese pulso en función del lugar del teclado de donde proviene y,a través de un complejo sistema de decodificación lo “traducirá” como una “A”.Simultáneamente generará otros pulsos eléctricos que nos mostrarán dicha letraen la pantalla.

Sin embargo, se sabe que la sinapsis de tipo química tiene una especificidadmayor que la eléctrica en cuanto a la forma en que se transmite la información.Se han identificado más de 60 neurotransmisores diferentes, cada uno de elloscon funciones específicas, que permiten a su vez distintas respuestas del sistemanervioso ante los estímulos. Los neurotransmisores permiten variar la intensidaddel impulso según la cantidad de sustancia que se libera en la sinapsis, y tambiénexisten aquellos que generan acciones de estimulación o inhibición en la funciónde determinados órganos (por ejemplo, la mayor o menor contracción de losmúsculos ante un estímulo determinado o la percepción más o menos intensadel dolor).

Muchas de las drogas que actualmente se utilizan en medicina para mitigar el dolor,evitar las alucinaciones u otras alteraciones nerviosas, provocar el sueño, etc.se basan en el bloqueo (impiden la acción) o la estimulación de la acción deciertos neurotransmisores cuyo efecto ya es bien conocido.

Ramón y Cajal fue uno de los neurobiólogos más importantes de la historia (español,del siglo XIX), y el que descubrió las neuronas e intuyó su papel en el intelecto humano.

Hoy sabemos que el cerebro humano tiene unos cien mil millones de neuronas, cadauna de ellas interconectada, al menos, con otras 10. Esta inmensa red de conexioneses tan compleja que parece escapar a la posibilidad de conocerla estructural yfuncionalmente en detalle.

Por lo tanto, la idea general que se tiene hasta el momento sobre la forma enque los estímulos ingresan al Sistema Nervioso Central, cómo son decodificadosy cómo generan determinadas respuestas, nos explica sólo algunas de lasfunciones elementales de ese sistema; pero no alcanza para explicarnos cosastales como qué son los sueños, la imaginación, la memoria, el lenguaje, etc.Parece que todavía falta mucho para que las neurociencias (las ciencias que tienen alsistema nervioso como objeto de estudio) nos provean una explicación satisfactoriasobre estas complejas funciones humanas.

88


3.b. Cerebro y evolución humana3.b. Cerebro y evolución humana

El debate sobre el lugar que ocupa el cerebro en las características esencialmentehumanas tiene una larga historia. En oposición a la creencia de que los sentimientosresidían en el corazón o eran una manifestación de un “alma” o espíritu, surgió laidea de que el cerebro era el órgano donde se generaban el pensamiento y lossentimientos humanos.

Hipócrates fue un médico y filósofo griego que vivió hace más de dos mil años. Estepensador ya ubicaba al cerebro como el órgano responsable de los pensamientos y lassensaciones humanas. Lo expresó de la siguiente manera:

... “el hombre debería saber que sólo del cerebro proceden la alegría, la risa y las bromas, asícomo las penas, los pesares, el desaliento y las lamentaciones...por el mismo órgano nos vol-vemos locos y delirantes y nos asaltan miedos y temores...y de él proceden los sueños,divagaciones inoportunas, preocupaciones inadecuadas e ignorancia de las circunstanciaspresentes, inquietudes y torpezas.”


Si observamos a los distintos grupos de animales actualmente existentes, veremos que

presentan sistemas nerviosos de diferente complejidad.

En los organismos más simples, no existe una concentración de neuronas en la parte

anterior del cuerpo como sucede en los animales superiores. A medida que avanzamos

hacia niveles mayores de complejidad, se puede observar una verdadera cefalización.

Esto significa que muchas neuronas se concentran en la parte anterior del cuerpo

definiendo una “cabeza”. En los vertebrados existe una verdadera cabeza, pero el

tamaño y complejidad de sus cerebros se hacen máximos en los mamíferos3.

Si ordenamos el desarrollo del sistema nervioso de diferentes grupos animales de me-

nor a mayor complejidad, obtendremos lo siguiente:


89

3 No se debe confundir la tendencia evolutiva al aumento de tamaño y complejidad del cerebro en los animales, con ciertascreencias de que un ser humano con un cerebro más voluminoso que otro es necesariamente más “inteligente”. Las diferencias detamaño en los cerebros de los seres humanos dependen de diferentes factores y, por lo que se sabe hasta el momento, no tienenrelación alguna con el grado de inteligencia, como llegaron a sostener los neurólogos del siglo XIX y principios del XX o comopopularmente todavía se cree.

a. ¿Cuál es la diferencia en la composición entre las llamadas “sustancia gris” y“sustancia blanca” del cerebro de los vertebrados?

b. ¿Cómo se llama la parte del cerebro de los vertebrados que más se hadesarrollado a lo largo de la evolución biológica? ¿Qué funciones se atribuyen aesa porción del cerebro?

90


En estos esquemas los

cordones negros indi-

can la estructura del

sistema nervioso del

animal.

Estos esquemas mues-

tran el grado de cefal-

ización en distintos

vertebrados.

Este esquema ha sidoelaborado a partir delas imágenes tomadasde:1. Barderi, M.G.,Cuniglio F. y otros.Biología. Citología.Anatomía y Fisiología.Genética. Salud yenfermedad.Polimodal. Ed. Santi-llana, Bs. As., 2000.2. Curtis, Helen.Biología. Ed. Pana-mericana, Madrid,1993. (págs. 582 y565)

Con autorización de EditorialMédica Panamericana,Marcelo T. de Alvear 2145 (C 1122 AAG), Bs. As.Argentina.


Busque en la Bibliografía un esquema del encéfalo humano.Identifique en el mismo:

• La corteza cerebral

• Las circunvoluciones de la corteza cerebral

• Los hemisferios cerebrales

• El cuerpo calloso

• El cerebelo

• El tallo encefálico

Es un hecho que los seres humanos tenemos el cerebro más grande y complejo detodo el mundo vivo. El tamaño y la complejidad del cerebro humano hacen, porejemplo, que los humanos seamos los únicos ejemplares de los sistemas vivos quetenemos la potencialidad de comunicarnos a través del lenguaje oral y escrito,imaginar, aprender y enseñar, etc; todas ellas conocidas como funciones superioresdel cerebro. En síntesis, los únicos capaces de desarrollar una cultura con todas susvirtudes y defectos.

De estas palabras se deduce una conclusión que, a primera vista, parece simple: laevolución de los seres humanos desde los antepasados no humanos estáestrechamente ligada a la evolución del cerebro.

Las funciones superiores del cerebro que permiten el desarrollo de habilidades -que sonúnicas en nuestra especie- son posibles a partir de las redes de neuronas ubicadas en laparte del encéfalo conocida como corteza cerebral o palio. En otras especies, eldesarrollo de la corteza cerebral es mucho menor, mientras que el resto del encéfalono muestra diferencias significativas con el humano.


Busque en la Bibliografía los temas relacionados con la Teoría de la Evolución, enparticular, concentre su atención sobre la evolución humana, las pruebas que apoyan


91

estas teorías y los acontecimientos más importantes que llevaron al surgimiento delos hombres actuales desde sus antepasados “simiescos”.

a. ¿Qué pruebas paleontológicas apoyan la idea de que la evolución humanaestá estrechamente ligada al incremento en el tamaño cerebral?

b. ¿Qué otros elementos del registro fósil se toman en cuenta, además delaumento del tamaño cerebral, cuando se evalúa el progresivo proceso dehominización?

c. ¿Cuál es el fósil más antiguo de homínidos que se ha encontrado? ¿Cuál es elcálculo que se hace del tamaño de su cerebro? Compárelo con el volumenpromedio de 1350 cm3 (o el peso de 1,5 Kg) que tiene el cerebro de un serhumano moderno.


Dos teorías rivalizan en cuanto a la evolución humana. Una de ellas sostiene quenuestros antecesores no humanos (desde los simios, pasando por los homínidoshasta el hombre actual), fueron desarrollando paulatinamente un cerebro cada vezmás grande, con gran incremento en la masa encefálica, proceso conocido comoencefalización. La otra, sostiene que antes del desarrollo cerebral surgió elbipedalismo (o bipedismo), que es la característica típicamente humana decaminar siempre erguidos dejando las manos en libertad.

El siguiente cuadro sintetiza las dos teorías:

92


Humano

Simio

Homínidobípedo

inteligente

Simiointeligente

........................

........................

TEORÍA A

Humano

Simio

........................

........................

TEORÍA B

Homínidobípedo

inteligente

Homínidobípedo

a. Según corresponda en cada una de las teorías, complete los cuadros en blanco con“BIPEDISMO”, para indicar el momento en el que se supone que surgió estacaracterística; y “ENCEFALIZACIÓN”, para indicar el momento en el que sesupone surgió un mayor desarrollo de la zona del cerebro denominada cortezacerebral.

b. ¿Qué evidencias existen para apoyar una u otra teoría?

c. ¿Cuál es la más aceptada actualmente sobre la base de las evidencias más recientes?

3.c. El sistema endocrino y sus principales funciones3.c. El sistema endocrino y sus principales funciones

El cuerpo humano tiene una serie de tejidos capaces de secretar diversas sustancias queintervienen regulando muchos de los eventos que ocurren en nuestro organismo. Estoseventos pueden ser tan “simples” e íntimos como la absorción de agua por parte de losriñones o tan delatores como los cambios corporales o de la voz a través de los años.

Las sustancias a las que hicimos referencia en el párrafo anterior son moléculas quetransportan información de un tejido a otro a través de la sangre, por lo cual puedenser consideradas como mensajeros químicos y cuya denominación general es la dehormonas4. La producción de hormonas está a cargo de una serie de glándulas(tejidos formados por células especializadas en secretar hormonas) que forman elsistema endocrino.

Hace más de dos mil años, el filósofo griego Aristóteles observó que la castración deanimales machos alteraba muchas de las características visibles de los mismos. Muchossiglos después (hacia el 1800) otros experimentos demostraron que los testículos y losovarios segregaban sustancias que determinaban algunos de los rasgos característicosdel sexo de su portador. Dichas sustancias son las hormonas sexuales.

Actualmente se conocen cerca de una decena de glándulas endocrinas que secretanhormonas con funciones diferentes.

Las hormonas actúan “a distancia” ejerciendo su acción sobre determinados órganos otejidos, algunos muy alejados del lugar donde éstas se producen. Estos tejidos y/uórganos que reaccionan ante la llegada de las hormonas son denominados tejidos uórganos blanco. Esta denominación viene de una analogía que se hace entre los


93

4 En algunos organismos se han detectado hormonas capaces de ejercer su acción “a distancia” sobre otros individuos de lamisma especie. Un caso típico es una hormona que secretan los gusanos de seda. En su fase de mariposa, el insecto “lanza” la hor-mona al ambiente y, de esta forma, es capaz de atraer sexualmente a sus posibles parejas aunque éstas se encuentren a muchoskilómetros de distancia. Estas hormonas que actúan fuera del organismo que las secreta y sobre otros organismos son llamadasferomonas.

efectos que las hormonas producen sobre esas células, tejidos u órganos, con el efectoque produce un proyectil sobre un blanco utilizado para probar la puntería.


Ubique en la Bibliografía un esquema del cuerpo humano donde se indique ladistribución de las glándulas endocrinas.

a. ¿A través de qué mecanismo las hormonas llegan al denominado “órgano blanco”donde ejercen su efecto?

b. Nombre por lo menos cinco procesos vitales regulados por hormonas.

Un conocido caso de regulación hormonal del metabolismo es aquel en el queparticipa, entre otras, la hormona insulina.

Actividad n° 12

Lea atentamente el siguiente extracto de un artículo periodístico, publicado en eldiario Clarín.

94


Diabetes: La padece un millón y mediode argentinos

48 • SALUD • CLARIN • Sábado 18 de setiembre de 1999

a hormona insulina es imprescindiblepara el cuerpo. Cuando el organismono la produce, o no la utiliza como se-

ría esperable, aparece la diabetes...[Uno de los tipos de diabetes]... afecta a entreun 5 y un 10 por ciento de los diabéticos, y seda mayormente en chicos y adultos jóvenes.Este tipo de diabetes es insulinodependiente,es decir que los pacientes necesitan inyectar-se diariamente insulina para sobrellevar la en-fermedad.

En la Argentina hay un millón y medio de dia-béticos, pero no todos saben que la padecen:un 30 por ciento no ha sido diagnosticado, yotro 25 por ciento o no se trata o no lo haceadecuadamente. "Del total de enfermos, me-nos del 10 por ciento sufre diabetes insulino-

dependiente". Se calcula que 20 de cada cienmil argentinos mueren por causas vinculadasa la diabetes.

La Organización Mundial de la Salud (OMS)calcula que, para el año 2025, la diabetes au-mentará en un 122 por ciento, y trepará de los135 a los 300 millones de enfermos. La mayorcuota del aumento se dará en los países en de-sarrollo, en donde ya vive el 76 por ciento delas personas diabéticas.

La diabetes se anuncia con cinco síntomasclave frente a los cuales hay que hacer unaconsulta médica: orinar más de lo habitual, te-ner una sed intensa, presentar un cansanciogeneral y tener antecedentes familiares dediabetes y obesidad.

L

Busque en la Bibliografía cómo es la regulación hormonal de la cantidad de azúcaren sangre. Sobre la base de su estudio y, teniendo como referencia el artículo deldiario, responda las siguientes preguntas:

a. ¿Cuál es la glándula que secreta la insulina y qué función cumple esta hormona enel organismo?

b. ¿Qué otras hormonas están relacionadas con la regulación de la cantidad de azúcaren la sangre?

c. ¿Cuál es el tratamiento que se lleva adelante para superar las dificultades que causa

dicha enfermedad?

d. ¿Cuál sería la consecuencia -además del aumento de azúcar en la sangre o hiperglu-

cemia-sobre una persona insulinodependiente si no se le administrara la hormona?

El par de hormonas insulina-glucagón, que regula la cantidad de azúcar en sangre, no

es el único que ejerce esta función.

Como ya adelantamos, las hormonas no sólo actúan estimulando o inhibiendo

procesos químicos dentro del organismo, sino que también tienen su efecto en la

apariencia y el comportamiento del mismo.

Otro ejemplo es el de la acción de las hormonas adrenalina y noradrenalina.

Estas hormonas, segregadas por las glándulas suprarrenales -ubicadas sobre los

riñones- están directamente vinculadas con el Sistema Nervioso Central (SNC).

Ciertos estímulos (visuales, táctiles, olfativos o propios del cerebro como evocaciones,

sueños o pensamientos) que provocan alarma o pánico, actúan sobre las glándulas

suprarrenales estimulando la liberación de adrenalina y noradrenalina.

Estas hormonas permiten incrementar la actividad corporal, preparando las con-

diciones para que ante las situaciones de estrés (como el temor ante un peligro

inminente), el organismo pueda reaccionar (defenderse o huir). Estas condiciones

fisiológicas se caracterizan por la aceleración del ritmo cardíaco, la elevación de la

presión arterial y de los niveles de azúcar en la sangre.


95

96


Concentraciónde cortisol

Horas del día

+

-


En la Unidad 1 analizamos el papel de los sistemas digestivo, respiratorio y circu-latorio en las funciones de nutrición. En particular, vimos que el sistema circula-torio es el encargado de transportar los nutrientes a todos los tejidos del cuerpo.Sabemos también que los requerimientos nutricionales del organismo estándirectamente relacionados con la intensidad de la actividad física y mentalque se lleva adelante. Teniendo en cuenta este hecho, responda:

• ¿Cómo se relaciona el incremento de azúcar en sangre, la aceleración del ritmocardíaco y el aumento de la presión arterial con la posibilidad del organismo deactuar frente al miedo?

Muchos de los ciclos (a veces llamado biorritmo) de la actividad humana dependen dela concentración de ciertas hormonas. Una hormona que determina estos ciclos es elcortisol, cuya acción es -junto a otra batería de hormonas como la insulina y laadrenalina- regular la cantidad de azúcar en la sangre. El cortisol promueve la liberación de las reservas de glucosa en la sangre desde su “depósito” en el hígado.


El siguiente gráfico muestra la concentración de cortisol en la sangre de una personaa lo largo del día.

Teniendo en cuenta la acción del cortisol y el papel de la glucosa en el organismo,observe el siguiente gráfico y responda las preguntas:


a. ¿Qué relación se puede establecer entre la concentración de cortisol en la sangre ylas actividades humanas a lo largo del día?

b. A partir del análisis de este gráfico, ¿se podrá justificar la importancia de tomar unbuen desayuno? ¿Por qué?

La secreción hormonal, directa o indirectamente dirigida por el SNC, se acopla a laacción directa del sistema nervioso en la respuesta del organismo ante ciertos estímulosdel medio externo o interno.

Esa dependencia es de tal magnitud que algunos autores prefieren hablar de unsistema neuroendocrino como una síntesis de estos dos sistemas estrechamenteligados. Incluso muchos de los neurotransmisores que participan en la sinapsisquímica son también sustancias secretadas por las glándulas del sistema endocrino.

El siguiente esquema representa, en forma muy simplificada, el proceso de integraciónde ambos sistemas de control a partir de un hecho cotidiano y de su probable acciónsobre el organismo.

SNP

Respuestas del organismoante el estímulo

(comportamiento dehuída o defensa)

Contracción de losmúsculos esqueléticospreparando la huída ola defensa.

Aumento de la cantidadde glucosa en la sangre.Incremento del ritmocardíaco, aumento de lapresión arterial.

Liberación de adrenalina,noradrenalina y cortisola la sangre.

Ruido muy fuerte.

Oído.

Conducción del impulso nerviosoa través de los nervios aferentes,hacia la médula espinal y el cerebro.Decodificación de la información yrespuesta en forma de “temor”.

Conducción del impulso nerviosodesde el cerebro y a través de lamédula espinal a través de nervioseferentes hacia distintos órganos ytejidos.

Estímulo

Receptor del Estímulo

SNP

SNC

97


Respuestahormonal

Respuestanerviosa

Como ya dijimos, los sistemas endocrino y nervioso regulan las funciones delorganismo en forma muy eficiente. En el cuadro anterior se ejemplifica cómo elingreso al SNC de un estímulo proveniente del exterior (ruido) a través de losnervios aferentes, desata una situación de temor inicial que dispara una respuestadesde el SNC hacia el SNP a través de los nervios eferentes. Esta respuesta nosólo es nerviosa sino también hormonal. Finalmente, la resolución del “conflicto”que provocó la situación de temor (cese del estímulo sonoro, identificación delmismo como exento de peligro o huida del lugar del hecho) restablece las funcio-nes orgánicas en los valores anteriores al hecho que provocó su alteración. De estaforma, se normalizan la propagación de los estímulos nerviosos, la secreción delas hormonas implicadas en el proceso y vuelven a sus valores habituales laconcentración de azúcar en la sangre, la presión arterial, los latidos cardíacos yla actividad de la musculatura esquelética.

Para finalizar con esta parte de la Unidad, diremos que existen dos formas básicas deregulación de la secreción hormonal (pero que también son comunes a muchos otrosmecanismos de regulación y control orgánicos). Estas formas básicas responden a loque se conoce como modelos de retroalimentación, que puede ser positiva o negativa.


Busque en la Bibliografía la explicación sobre estos dos tipos de retroalimentación ydé un ejemplo de cada uno de ellos.

Observe atentamente los casos A y B esquematizados a continuación:

98


Inhibición

CASO A

Estímulodel entorno

SNCGlándulaendócrina

Aumento dehormona en sangre

Secreciónhormonal


a. ¿Cuál de los dos casos (A o B) representa una retroalimentación positiva y cuál unaretroalimentación negativa? Justifique brevemente su respuesta.

b. ¿Por qué serán más comunes en el funcionamiento de los organismos los sistemasde retroalimentación negativa que los de retroalimentación positiva?

Para responder esta última pregunta retome el ejemplo (una situación de estrés causada porun ruido fuerte) planteado en el esquema integrador que aparece antes de esta actividad.Piense cuáles serían las consecuencias para el organismo si un mecanismo de retroalimentaciónpositiva actuara sobre un sistema que evoluciona hacia un aumento del ritmo cardíaco y dela presión arterial.

Para cerrar esta unidad, diremos que el mantenimiento de la homeostasis de losorganismos es un proceso complejo que incluye una serie de respuestas fisiológicasque deben ser reguladas, integradas y controladas en función de las condicionesinternas y externas. En los organismos más complejos esto requiere que la informaciónproveniente del ambiente y del interior del organismo sea transferida a centrosencargados de dicho control e integración de funciones. Entre estos centros sedestaca el SNC que procesa esa información y envía mensajes a diferentes partes delcuerpo como respuesta. Esta respuesta que puede ser motora, sensitiva, fisiológica, etc.,implica la transmisión de mensajes eléctricos y/o químicos a través de dos sistemasíntimamente ligados: el sistema nervioso y el sistema endocrino u hormonal.

La complejidad de dichos sistemas representa un desafío para la investigación biológicay médica, y aunque es mucho lo que se ha avanzado al respecto, todavía no contamoscon el conocimiento adecuado para generar aplicaciones médicas eficaces cuando estos

99

CASO B

Estímulodel entorno

SNCGlándulaendócrina

Aumento dehormona en sangre

Secreciónhormonal

Activación

sistemas fallan. Se tiene la esperanza de que en los próximos años los avances enla investigación científica nos conduzcan a resultados promisorios para tratar lasmúltiples enfermedades que tienen su base en las disfunciones de los mismos.

100




1.

Lea atentamente el siguiente cuadro:

• ¿Cuáles son los subsistemas del sistema nervioso que realizan estas acciones?Justifique su respuesta.

2. Lea el siguiente texto:

El veneno natural “ curare” es untado en la punta de las flechas o dardos porlos cazadores de algunas tribus sudamericanas con el objetivo de capturarlos animales de los que se alimentan. El curare inhibe los receptores de lascélulas musculares que se unen a la acetilcolina, un neurotransmisor queviaja a través de las neuronas. El resultado es que los animales afectadosterminan muriendo de asfixia debido a un paro respiratorio.

Teniendo en cuenta los datos aportados por el texto:

a. Explique la causa de la asfixia de las víctimas del curare, basándose en el papel quelos neurotransmisores cumplen en el sistema nervioso.

Autoevaluación de la Unidad 3

ÓRGANO QUECONTROLA

Ojo

Corazón

Vejiga

Bronquios

ACCIÓN DEL SISTEMA NERVIOSO

Dilatación de la pupila

Aceleración del ritmocardíaco

Relajación

Relajación

ACCIÓN DEL SISTEMA NERVIOSO

Contracción de la pupila

Desaceleración del ritmocardíaco

Contracción

Contracción

101


b. ¿Qué tipo de sinapsis habrá entre los músculos y las neuronas motoras quelos inervan?

3. ¿Cuál de los siguientes esquemas indica en forma correcta la dirección del impulsonervioso en las neuronas? Justifique su respuesta.

4. Se sabe que el impulso nervioso es capaz de viajar en ambas direcciones a lo largodel axón (es decir, hacia el botón sináptico y hacia el polo de la neurona, donde seencuentran el cuerpo neuronal y las dendritas). Sin embargo, el impulso esunidireccional en el sentido de que su efecto siempre se transmite desde lasdendritas hacia los botones sinápticos.

• ¿Qué explicación puede encontrar a este hecho?

5. ¿Por qué razón se denomina Sistema Nervioso Autónomo a ese subsistema delSistema Nervioso Periférico?

• Desarrolle un breve texto explicativo con ejemplos que lo ilustren.

6. Redacte un texto para explicar el debate existente sobre la evolución humana y surelación con el momento del surgimiento de un gran desarrollo del cerebro, utilizandolos siguientes términos:

102



encefalización - volumen craneal - fósiles - antepasados no humanos - corteza cerebral - funciones superiores - bipedismo

7. a. ¿Desde qué punto de vista puede sostenerse que tanto el sistema endocrino como elnervioso tienen a su cargo la comunicación entre las células?

b. ¿Qué diferencia fundamental existe entre la comunicación entre las célulasestablecida a través del sistema endocrino y la que se establece a través delsistema nervioso?

8. El siguiente gráfico muestra la variación en la cantidad de hormona “cortisol” en lasangre de una persona, en diferentes horas del día y en una situación de normalidadanímica y orgánica.

Suponga ahora que la persona tiene una situación estresante en algún momento delese día y, considerando esto, resuelva los puntos a y b.

a. Ante la situación de estrés, ¿la concentración de cortisol en la sangre aumentará,disminuirá o se mantendrá constante? Justifique su respuesta.

b. Teniendo en cuenta su respuesta a la pregunta anterior, ¿cómo modificaría el gráficosi esa situación de estrés se produjera, por ejemplo, entre las 15 y las 19 hs?

9. En el siguiente gráfico se representan las curvas de glucemia de dos personas (unaque sufre diabetes; y la otra, normal) a lo largo del tiempo. A las dos personas se lesdio de beber una solución fuertemente azucarada.

103

Cantidadde cortisol

Horas del día

+

-


A partir del análisis del gráfico, responda las siguientes preguntas, justificando cadarespuesta:

a. ¿Qué razón fisiológica hay para explicar el retraso -en ambas curvas- entre elmomento en que ingiere la solución azucarada y el momento en que se hace máximala cantidad de glucosa en la sangre?

b. ¿Cuál de las curvas (1 ó 2) corresponderá a la persona que tiene diabetes?

c. ¿Dónde va la glucosa que “desaparece” de la sangre a medida que pasan losminutos?

d. ¿Cuál es la hormona que participa de este proceso y que es deficitaria en la personacon diabetes?

104

Concentraciónde glucosa

en la sangre

minutos

+

-

Curva 1

Curva 2



1. Las acciones descriptas en el cuadro son realizadas por los subsistemas simpático yparasimpático, ambos pertenecientes al Sistema Nervioso Autónomo. Esto se puedeafirmar porque estos subsistemas funcionan de forma antagónica, lo cual significa queuno estimula y el otro inhibe (dilata/contrae; acelera/desacelera; relaja/contrae; etc.)

2. a. Los neurotransmisores son moléculas orgánicas que se vuelcan en el espaciosináptico entre dos neuronas o entre una neurona y un tejido (por ejemplo, elmuscular), desde el botón sináptico.

El neurotransmisor produce la despolarización eléctrica de la membrana de la neuronasiguiente (o postsináptica) transmitiendo de ese modo el impulso nervioso. Como elcurare inhibe los receptores del neurotransmisor, el impulso nervioso no llega, y por lotanto los músculos no pueden contraerse. Si entre los músculos afectados están los queaccionan el mecanismo respiratorio (diafragma y músculos intercostales quedeterminan la inspiración y espiración), se ve impedida la entrada de aire a lospulmones con la consecuente muerte por asfixia.

b. Es una sinapsis de tipo química ya que actúan neurotransmisores, mientras que enlas sinapsis eléctricas no hay mediadores químicos para la transmisión del impulsonervioso.

3. El esquema correcto es aquel en el cual el impulso nervioso está indicado con unaflecha que va desde las dendritas hacia el axón, ya que este impulso es unidireccional.Nunca la dirección del impulso ocurre en una dirección diferente a la descripta.

4. La unidireccionalidad del impulso nervioso está dada por el hecho de que sóloen los botones sinápticos se encuentran los mecanismos (químicos o eléctricos)que permiten transmitir el impulso nervioso de una neurona a otra o a la placamotora (vinculación de una neurona con el tejido muscular). De esta forma,aunque el impulso viaje en sentido axón dendrita, al no progresar hacia otraneurona, no tiene ningún efecto para la transmisión del mensaje en forma deimpulso nervioso.


Respuestas a la Autoevaluación

105


5. El Sistema Nervioso Autónomo (SNA) debe su nombre al hecho de que funciona“involuntariamente”. Los impulsos nerviosos generados en el SNC que se transmitena través del SNA no pueden ser modificados por la voluntad del animal (o persona). La mayoría de la musculatura lisa es inervada por este sistema. Así, los movimientosintestinales o la contracción arterial son acciones que se producen sin que podamosmanejarlas a voluntad. De la misma forma, el músculo cardíaco mantiene sufuncionamiento sin que en ello participe nuestra conciencia. Por el contrario, elSistema Nervioso Somático o voluntario depende de las señales enviadas desdeel SNC sobre la base de la voluntad del animal (o persona). Por ejemplo, lamusculatura esquelética responde a nuestra voluntad cuando movemos las extre-midades para caminar, saltar, asir algo, etc. Esta división, sin embargo no esestricta: existen movimientos involuntarios de la musculatura esquelética, así comotambién algunas personas entrenadas pueden “manejar” a voluntad el ritmo cardíacoo la presión arterial.

6. Se denomina encefalización al proceso por el cual, a lo largo de la evoluciónbiológica, se produjo un aumento del tamaño del encéfalo (en particular deltelencéfalo o corteza cerebral). Es allí donde residen los centros de control de lasfunciones más complejas que hacen posible las emociones, la imaginación o ellenguaje. Para evaluar el grado de encefalización en los fósiles se mide el volumencraneal, ya que en la mayor parte de los casos, las partes blandas como el cerebrohan desaparecido. En los homínidos, desde los antepasados no humanos hasta elhombre actual, se registra un aumento progresivo del volumen craneal. Este aumentose relaciona directamente con el aumento de la corteza cerebral y por lo tanto con lasposibilidades de aprendizaje, comportamientos sociales complejos, fabricación deherramientas y el surgimiento del lenguaje. Estas funciones típicamente humanasse denominan funciones superiores del cerebro. Otro proceso evolutivo asociadoa la hominización es la capacidad de trasladarse permanentemente erguidos(sobre las dos “patas”). A esta forma de traslación se le da el nombre de bipedismo obipedalismo. Existe un fuerte debate sobre si los antepasados no humanos fueronevolucionando hacia el hombre actual adquiriendo primero un mayor volumencraneal o la posibilidad de trasladarse en dos patas. Aunque la mayoría de losinvestigadores se inclinan por la segunda posibilidad, basándose en los datos quesurgen del registro fósil, este debate aún no está totalmente agotado.

7.

a. Tanto uno como otro sistema transfieren información entre células. Por mediosquímicos (las sinapsis químicas del sistema nervioso y las hormonas en el sistemaendocrino) o eléctricos (las sinapsis eléctricas del sistema nervioso) se establece unacomunicación entre células y, a partir de la recepción de dicho mensaje, se desata

106


una serie de mecanismos fisiológicos que determinan algún cambio respecto de lasituación inicial en que se encontraban antes de recibir el mensaje. Ejemplos de estas“acciones” pueden ser la despolarización de la membrana de la neurona postsináptica,la contracción del músculo, la secreción de una hormona (para los mensajes quefluyen a través del sistema nervioso hacia las glándulas secretoras), la aceleración delritmo cardíaco, el aumento de la presión arterial o el aumento de la concentración deglucosa en la sangre. Dado que las relaciones entre estos dos sistemas son tan estrechas(por sus funciones como por la dependencia del sistema endocrino del SNC), se sueledenominar a los mismos como uno solo: sistema neuroendocrino.

b. Una diferencia fundamental es la velocidad de la comunicación. El sistemanervioso es capaz de enviar impulsos a altas velocidades mientras que el sistemaendocrino lo hace más lentamente.

Otra diferencia importante es la persistencia de la acción. Una vez que el impulsonervioso llega a su destino y ejerce su acción, el estímulo cesa. Por el contrario, losestímulos enviados a través del sistema endocrino son capaces de generar efectos demayor duración.

8.a. En situaciones de estrés el cortisol en sangre aumentará. Este aumento en lacantidad de hormona en la sangre estimula el incremento de la concentración deglucosa en la sangre y la hace disponible para su utilización metabólica por parte delos tejidos. Este mecanismo hormonalmente regulado es uno más de los múltipleseventos fisiológicos que ocurren cuando el organismo requiere de una fuente rápidade energía que le permita reaccionar ante lo que puede representar un peligro.

b.

107

Cantidadde cortisol

Horas del día

+

-



9. a. El retraso puede explicarse debido al tiempo que tarda el azúcar ingerida en llegaral intestino, desde allí difundir a través de las paredes del mismo hasta atravesar loscapilares sanguíneos y, finalmente, integrarse al torrente sanguíneo desde donde seextrae la muestra que se somete a los análisis que permiten construir el gráfico.

b. Se puede suponer que la curva 1 es la que corresponde a la persona diabética dadoque, en todo momento, la cantidad de glucosa en sangre es mayor que en la curva 2.

c. A medida que pasan los minutos, el nivel de a glucosa va descendiendo debido a suutilización metabólica por parte de las células para obtener energía (respiración celular)y a la formación de glucógeno en el hígado como reservorio de glucosa para suutilización en el momento que el organismo lo requiera.

d. Se trata de la hormona insulina, que regula la cantidad de glucosa en la sangre,estimulando su utilización metabólica por parte de los tejidos y la conversión deglucosa en glucógeno en el hígado.

108

unidad 2: las funciones homeostáticas y las estructuras · una de las condiciones necesarias para...

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