Sistema Nervioso II

En esta entrega se abordarán algunos conceptos más.

Impulso Nervioso (IN)

El IN es en otras palabras, la señal eléctrica enviada desde una neurona. Recordemos que esta señal no corresponde a un movimiento de electrones (como ocurre con las ampolletas, por ejemplo) sino a un movimiento de iones (en este caso sodio y potasio).

Para comprender cómo se inicia y cómo funciona debemos conocer algunos conceptos:

Potencial de membrana

Corresponde a la carga eléctrica que posee una neurona en reposo y generalmente va desde -40mV hasta -90mV. Esto se logra gracias a un equilibrio químico, en donde las cargas negativas están en el interior de la célula y las cargas positivas están en el exterior. Cuando hablamos de cargas nos referimos a iones, esto es iones positivos (sodio y potasio) e iones negativos (cloruro) más moléculas orgánicas negativas como el ATP.

Potencial de reposo

Es el estado en el que se encuentra la neurona cuando no está efectuando IN. Aquí, el liquido extracelular está lleno de iones positivos (sodio) mientras que el líquido intracelular está repleto de iones negativos, potasio y moléculas negativas como el ATP. Puede que llegado este punto exista la confusión de porqué el potasio siendo positivo (K+) se encuentra en gran cantidad en el liquido intracelular que también es negativo. La respuesta es sencilla: el sodio posee una capa menos de electrones por lo cual, la atracción que ejerce el núcleo (que es positivo) es  mayor; mientras que el potasio, aun cuando es positivo posee una capa más de electrones, lo que lo vuelve más negativo que el sodio (Na+). 

Para mantener este estado, los canales de potasio están abiertos y los de sodio cerrados, de esta forma, el sodio no puede ingresar y el potasio sí. Además está en funcionamiento la Bomba Sodio-Potasio.

Bomba sodio-potasio

Es una forma de transporte activo, en la cual actúa una proteína que se denomina Bomba sodio-potasio. Esta expulsa sodio e ingresa potasio a una razón de 3:2 (por cada tres sodio que expulsa ingresan dos). Esto implica ATP, por lo cual, las neuronas requieren un constante suministro de glucosa (lo único que puede digerir una neurona) y oxígeno. Esa es una de las razones que hacen que el cerebro agote una considerable cantidad de calorías diarias.

Potencial de acción

Es el estado en el cual ocurre el IN. Aquí existe un cambio de polaridad: los iones sodio ingresan y los iones potasio egresan. ¿Cómo se logra? Los canales de potasio se cierran, la bomba sodio-potasio se inactiva y los canales de sodio se abren. Como existe una gran diferencia de concentraciones, el sodio ingresa rápidamente ocurriendo el IN. Esto dura unos cuantos milisegundos, luego de eso, la membrana se repolariza (volviendo al potencial de reposo).

IN en el axón

El axón es una prolongación de membrana plasmática por el cual se envía en IN. Esto quiere decir que en cada parte de la membrana ocurre el potencial de acción, en lo que es una reacción en cadena. Así, un potencial de acción abre otro y este a otro, mientras los anteriores se repolarizan. Este paso hace que la transmisión del IN sea lenta. La solución: la vaina de mielina. Como funciona de aislante el potencial de acción no ocurre en todo el axón, solo en los nodos de Ranvier (espacios entre vainas de mielina); por ello ocurre de forma más expedita.

¿Cómo se inicia el potencial de acción?

El potencial de acción no es algo que ocurra automáticamente, sino que ocurre frente a estímulos, por ello hay que reconocer algunas variables. Estas son el umbral, potenciales postsinápticos y suma de las señales.
El umbral es el voltaje al cual se inicia el potencial de acción. Suele ser 20mV más alto que el potencial de membrana. Cuando se pasa el umbral, la célula emite una señal rápida que alcanza un promedio de 50mV por unos milisegundos y que conocemos como IN.
Los potenciales postsinápticos (PPS) son señales que llegan a las dendritas y que luego pasan hacia el soma donde son sumados. Si es positivo y por ende reduce la negatividad del potencial de membrana hablamos de un potencial postsináptico excitatorio (PPSE) y que si es lo suficientemente fuerte puede hacer que se supere el umbral y de esa forma hacer que se inicie un IN. Si es negativo y en consecuencia se amplia la negatividad de la membrana, entonces la probabilidad de que ocurra un impulso eléctrico se disminuye por lo cual se hace más difícil superar el umbral hablamos de un potencial postsináptico inhibitorio (PPSI). En el IN se cumple la regla del todo o nada, esto es, si las cargas no superan el umbral no ocurrirá nada, en cambio, si se supera el umbral, el IN será generado en plenitud independiente del voltaje. Por ello, cuando sentimos dolor, por ejemplo, si es más intenso no se debe a que el estímulo sea más fuerte, sino que hay más neuronas receptores de dolor que están enviando señales y de manera más constante.

Sistema Nervioso I

Sistema Nervioso (SN)

El SN trabaja en conjunto con el Sistema Endocrino para el control del organismo y para mantener la homeostasis (mantenerse igual). Se divide en SNC (central) y SNP (periférico); para el primero los referentes son el encéfalo y la médula espinal, mientras que el sistema periférico se vale de los nervios y otras estructuras.

Homeostasis

Es una función corporal muy importante, debido a que todo en la naturaleza todo tiende hacia el desorden (entropía). Así, el SN colabora con la homeostasis por ejemplo, cuando tenemos hambre y vamos por comida o cuando hace calor y sudamos. En ambos casos se busca volver al estado original anterior a la entropía.

Neurona

O célula nerviosa, se encarga de cuatro funciones principales:

- Recibir información del entorno (sea interno o externo).

- Procesar información para emitir un impulso eléctrico (bioeléctrico, puesto que no actúan electrones sino iones)

- Conducir el impulso eléctrico.

- Comunicación con otras neuronas, músculos, células del Sistema Endocrino, etc.

La forma de una neurona varía considerablemente pero se pueden reconocer algunas partes comunes a todas ellas y son: soma (cuerpo celular), dendritas, axón y axón terminal. Otro dato interesante es que las neuronas no son capaces de dividirse, por lo cual, cuando una muere no existe otra que la puede reemplazar. El daño cerebral por drogas, alcohol o golpes es irreparable.

Soma

O cuerpo celular, se encarga de realizar todas las funciones comunes de una célula cualquiera. Esto es generar ATP, intercambiar sustancias, sintetizar lípidos, proteínas, etcétera. Pero tiene otra función aún más importante (por tratarse de una neurona) y es la suma de las señales eléctricas que recibe de otras neuronas o del ambiente.

Dendritas

Son prolongaciones menores de la membrana de la neurona y que poseen proteínas receptoras para captar los estímulos o señales que llegan desde otras neuronas o el ambiente. Pongamos un ejemplo para entender como funcionan: Una persona está trabajando con madera y de pronto se astilla un dedo. La punta de la astilla ingresa por la piel rompiendo algunas células. Las células que acaban de morir liberan una sustancia (por ejemplo un neurotransmisor) que llega hasta las proteínas receptoras de las dendritas e indican una sensación de dolor si el estímulo fue lo suficientemente fuerte como para generar un impulso nervioso e informar al cerebro de esto.

Axón

Es una prolongación (que puede alcanzar hasta un metro de longitud) del cuerpo celular que se encarga de transmitir el impulso nervioso, esto es, de llevar la señal bioeléctrica hasta el lugar donde se requiera dicha información. Pueden estar recubiertos o no por una vaina de mielina. Si la posee, el impulso nervioso será más rápido.

Vaina de mielina

La vaina de mielina es una estructura conformada por células de Schwann (un tipo de células gliales) que a través de un proceso llamado mielinización lleva a la conformación de dicha vaina que funciona como aislante. A mayor grosor, mayor velocidad del impulso nervioso. La mielinización comienza cuando una célula de Schwann se adhiere al axón de una célula nerviosa y luego comienza un crecimiento en espiral hasta dar una vuelta completa. Esto sigue hasta conformar algo así como un rollito de masa que luego termina fusionando las membranas de la célula de Schwann para conformar una banda continua y aislante.

Axón terminal

Es la parte final del axón y posee en su estructura vesículas llenas de neurotransmisores que luego de recibir el impulso nervioso son liberados por medio de una sinapsis hacia otra célula nerviosa, algún músculo u otro órgano.

Clasificación de las neuronas

Por función:

Aferentes

O sensoriales o sensitivas. Actúan de receptoras y tras recibir el estimulo envían una señal eléctrica hacia las neuronas de asociación.

De Asociación

Se encargar de recibir la información proveniente de neuronas aferentes para procesarla y enviar una respuesta que favorezca la homeostasis.

Eferentes

O motoras o motrices. Reciben la respuesta de las neuronas de asociación y la envían hacia algún efector (aquel órgano que ejecuta la acción). Por ejemplo, cuando la temperatura ambiental es muy elevada, los receptores de la piel (aferentes) envían la información hacia el hipotálamo (De asociación) y este envía una respuesta a través de una neurona eferente, la cual le indica a las glándulas sudoríparas que deben secretar sudor para contrarrestar el aumento de la temperatura corporal a causa de la alta temperatura ambiental.

Por morfología:

Pseudo-unipolares

El axón está fusionado con la dendritas. Esto es, de una parte del soma surge una sola prolongación que se divide en dendritas y axón. Son también neuronas aferentes.

Bipolares

El axón y las dendritas están separados. Del soma surgen dos prolongaciones, una da origen a las dendritas y otra corresponde al axón. Son neuronas de asociación.

Multipolar

Un axón y muchas dendritas. Neuronas eferentes.

Oro negro, orígenes

Teoría inorgánica de Thomas Gold

Sugiere que el gas metano que suele encontrarse en los yacimientos de petróleo pudo haberse generado a partir de los meteoritos que cayeron durante la formación de la Tierra hace millones de años.

Teoría inorgánica de Mendeleev

Postula que el petróleo se había originado por la acción del agua sobre los carburos metálicos produciendo metano y acetileno. Los demás componentes se habrían generado por reacciones químicas posteriores. Esta teoría se ha descartado porque no justifica la presencia de restos fósiles de animales y vegetales en los yacimientos.

Teoría orgánica

Según el naturalista alemán Hunt, el petróleo se habría formado en el curso de los siglos de descomposición de plantas y de animales marinos. En apoyo a esta teoría se invoca generalmente a la presencia de restos orgánicos en los sondajes petrolíferos.

Teoría microorgánica

Establece que el petróleo deriva, al menos en parte, de los animales y vegetales de organización primitiva como las algas, diatomeas (protistas), protozoarios, etc. La descomposición por el agua de plancton marino de las profundidades podría proporcionar petróleo en ciertas condiciones. 

Teoría convencionalmente aceptada

La materia original consiste en plantas que viven en abundancia en la superficie y cerca de ella. Ésta se acumula en el fondo sobre todo en cuencas donde el agua estancada y es pobre en oxígeno, nitrógeno  otros elementos, dejando el carbono e hidrogeno residual. Al sepultarse profundamente bajo sedimentos más finos depositados posteriormente, se destruyen las bacterias y se aporta presión, calor y tiempo para que puedan realizarse los cambios químicos futuros que convierten las sustancias orgánicas en petróleo líquido y gas. Las compactación gradual de los sedimentos que los contiene, reduce el espacio físico entre las partículas y la roca, por lo que se expulsa el petróleo y el gas hacia las capas cercanas a la arena. Ayudados por su menor densidad, el petróleo y el gas se acumulan en una trampa, formando un yacimiento. 

Tablas Resumen Química

Grupos funcionales

Grupo funcional	Familia	Fórmula química	Nomenclatura
Ácido carboxílico	Oxigenada	COOH—R	Ácido  …-oico
Éster	Oxigenada	COO—R	…-oato de …-ilo
Amida	Nitrogenada	CONH2—R	…-amida
Aldehído	Oxigenada	CHO—R	…-al
Cetona	Oxigenada	CO—R	…-ona
Alcohol	Oxigenada	OH—R	…-ol
Amina	Nitrogenada	NH2—R	…-amina
Éter	Oxigenada	R—O—R1	...-il …-il éter
Alquenos	Doble enlace		…-eno
Alquinos	Triple enlace		…-ino
Halógenos	Halogenuros	X—R (X=Cl, F, Br, I)	Halógeno…-o
Nitro	Nitrogenada	NO2—R	Nitro-

Código Internacional de reciclaje

Número	Abreviación	Nombre	Características
1	PET	Polietileno tereftalato	Procesable por soplado, inyección, extrusión. Apto para producir frascos, botellas, películas, láminas, planchas y piezas. Transparencia y brillo con efecto lupa. Liviano.
2	PEAD o PEHD	Polietileno de alta densidad	Es el polímero sintético de mayor producción. Es un plástico incoloro, inodoro, no tóxico, fuerte y resistente a golpes y productos químicos. Es obtenido a baja presión.
3	PVC	Policloruro de vinilo	Es el producto de la polimerización del monómero de cloruro de vinilo a policloruro de vinilo. La resina que resulta de esta polimerización es la más versátil de la familia de los plásticos: es termoplástica y a partir de ella se pueden obtener productos rígidos y flexibles.
4	PEBD o PELD	Polietileno de baja densidad	Es un plástico semicristalino, flexible, blanquecino, inodoro e insípido, con excelentes propiedades eléctricas y poca resistencia a elevadas temperaturas. Es propenso a agrietarse bajo carga ambiental ya que su resistencia a la radiación UV es mala y sólo puede realizar función de protección frente al agua
5	PP	Polipropileno	El polipropileno es uno de esos polímeros versátiles que andan a nuestro alrededor. Cumple una doble tarea, como plástico y como fibra.
6	PE	Poliestireno	No es reciclable.

Genética III

Modo algebraico para ejercicios de dihibridismo

1. Se cruzan los híbridos por separado según el cuadro de Punnet.
2. Se ordenan los resultados según proporciones.
3. Se multiplican los resultados de cada característica con cada una de las características diferentes.

Genética II

Aplicación de el monohibridismo

Se utiliza el cuadro de Punnet para realizar fecundaciones teóricas entre 2 organismos. En una de los lados se ubican los gametos de 1 de los organismos y en el lado perpendicular a el primero se ubican los gametos del segundo.como se muestra en la imagen:

Luego los resultados se plantean como proporción, porcentaje o fracción, en el ejemplo es 100% de heterocigotos, 1:1 de heterocigotos o 1/1 de heterocigotos.

Ejercicios:

http://www.educa.madrid.org/web/cc.nsdelasabiduria.madrid/Ejercicios/2b/Biologia/Genetica/problemas_genetica.htm

Herencia Intermedia o Codominante

Es aquella en que ninguno de los alelos domina sobre el otro, por lo que la expresión es una combinación de ambos fenotipos. Estos reciben el nombre de alelos codominantes.

Ejemplo: Las flores boca de Dragón pueden ser Rojas o Blancas, al cruzarse entre ellas se produce un nuevo fenotipo de color rosado. Esta nueva flor tiene Genes de la flor Roja y de la flor Blanca.

Back-cross o Cruzamiento Retrógrado o de Prueba

Consiste en cruzar un organismo de genotipo desconocido, Homocigoto dominante o heterocigoto, con un organismo de genotipo conocido, recesivo; si en la descendencia existe soló fenotipos iguales al desconocido, entonces el desconocido es Homocigoto dominante; si en la descendencia existe un fenotipo igual al con genotipo recesivo, entonces el genotipo desconocido es heterocigoto. Este procedimiento se utiliza en agricultura y lechería.

Dihibridismo

Se consideran: 2 características a la vez, 2 pares de genes, 4 variedades de expresión, 4 letras en combinación, 2 genes por gameto.

Para calcular el número de gametos diferentes de cada organismo se utilizan potencias de base 2 elevadas a al número de heterocigotos presentes en el organismo.

Para resolver los problemas de dihibridismo se siguen 4 pasos principales:

1. Ordenar los datos presentes en el enunciado.
2. Definir genes dominantes y recesivos.
3. Definir claves (Letras).
4. Resolver las preguntas.
   
   

Ejemplo:

En los caballos el pelaje negro depende de un gen dominante "B", y el castaño a su alelo recesivo "b". El andar al trote se debe a un gen dominante "T", y el andar al sobre paso a su alelo recesivo "t". Si un caballo homocigoto negro al paso, se cruza con una yegua castaño trotón:

a) ¿Cuál será el aspecto de F1?

b) ¿ Cuáles serían las probabilidades fenotípicas de F2?

c) Si un macho F1 es apareado con una hembra homocigoto negra trotadora, ¿qué clase de descendencia se obtendrá?

a) Negro: B

Castaño: b

Al trote: T

Al paso: t

BBtt (gametos Bt) X bbTT (gametos bT)

100% serán negros con trote

b) BbTt (gametos BT, Bt, bT, bt) X BbTt (gametos BT, Bt, bT, bt)

9 negros con trote, 3 negros al paso, 3 castaños con trote, 1 castaño al paso.

c) BbTt (gametos BT, Bt, bT, bt) X BBTT (gametos BT)

100% negro con trote.

Genética I

La Genética es la ciencia que estudia semejanzas y diferencias entre progenitores y descendientes (herencia), además de la variabilidad. Utiliza distintos recursos como:

Fenotipo: Manifestación externa de los genes; pude ser microfenotipo (proteínas y hormonas), o macrofenotipo (observables a simple vista).

Gen: Segmento de ADN cuya expresión se manifiesta en una característica. El lugar que ocupa en el cromosoma es locus (loci es el plural).

Genoma: Conjunto total de genes, en el Humano 40000, que determinan una misma cantidad de características fenotípicas.

Cariotipo: Tipo de núcleo, en relación a cantidad y calidad de cromosomas.

Cromosomas homólogos: son aquellos que contienen genes similares en forma y tamaño, pero que provienen de distinto progenitor.

Genotipo: Tipo de genes, pude ser homocigoto o heterocigoto. Si es homocigoto los genes paterno y materno serán iguales, Si es heterocigoto los genes paterno y materno serán diferentes.Se utiliza la nomenclatura:

- Letra mayúscula es un gen dominante.

- Letra minúscula es un gen recesivo.

Para genes distintos se usan letras distintas; por ejemplo: AA es una característica y Bb es otra característica.Si ambas letras son mayúsculas se denomina homocigoto dominante, si son minúsculas se denomina homocigoto recesivo, y si son diferentes se denomina heterocigoto.

Alelos: Cada una de las alternativas de expresión (dominante o recesivo) que puede tener un gen.

Historia de la genética clásica

Se inicia con los trabajos de un monje Checoslovaco (actual Austria) llamado Gregor Mendel (1822-1884), quién trabajó con guisantes (arvejas) para determinar el comportamiento y traspaso de las características de esa especie; para lograrlo trabajó con una sola característica a la vez.

Para realizar estudios en genética es necesario elegir un buen material de trabajo, con 3 características en particular:

1. Ciclo de vida corto.
2. Promedio de fecundidad alto.
3. Manipulación experimental de bajo costo.

Mendel complementó esta decisión eligiendo 7 características de estudio, cada una con 2 variedades (alelos). Además utilizó la probabilidad y la estadística para predecir lo que ocurriría en las generaciones futuras. A partir de estos Experimentos formuló 3 leyes:

1. Uniformidad: Establece que si se cruzan dos razas puras para un determinado carácter, los descendientes de la primera generación serán todos iguales entre sí fenotipica y genotipicamente e iguales fenotipicamente a uno de los progenitores.
2. Segregación: Establece que durante la formación de los gametos y cada alelo de un par se separa del otro miembro para determinar la constitución genética del gameto filial.
3. Independencia: Establece que diferentes rasgos son heredados independientemente unos de otros, no existe relación entre ellos, por lo tanto el patrón de herencia de un rasgo no afectará al patrón de herencia de otro.

Los trabajos de Mendel se dividieron en 2: Monohibridismo y Dihibridismo.

Mendel llamó a los genes factores, ya que él jamás escuchó hablar de genes ni de ADN.

Monohibridismo

Estudio genético en el que se considera soló 1 característica con 2 alelos. Mendel utilizó 7 características: Semilla (Lisa o Rugosa), Color de la Semilla (Verde o Amarilla), Flor (Roja o Blanca), Vaina (Lisa o Constreñida), Color de la Vaina (Verde o Amarilla), Inserción de la Vaina (Axial o Terminal), Tallo (Largo o Corto).

Antes de comenzar sus estudios Mendel utilizó la fecundación artificial para asegurarse de tener soló variedades puras (AA o aa) para cada característica en estudio.

Al cruzar especies puras y contrastantes, en la primera generación sólo se observan híbridos que poseen el fenotipo de el progenitor dominante. Esto lo llevó a postular la ley de la Uniformidad.