IMPULSO NERVIOSO

Las neuronas o células nerviosas son excitables, cuando se las estimula sufren cambios químicos que crean diminutas ondas eléctricas; LOS IMPULSOS NERVIOSOS.

Al pasar a otras neuronas. Estos impulsos suscitan en ellas respuestas similares.

La información se transmite por todo el sistema nervioso en forma de diminutas señales eléctricas denominadas potenciales de acción o impulsos que tienen la misma potencia en todo el cuerpo – unos 100 Mv – y su dirección no llega a 1 milisegundo. 

La información que transportan depende de su posición en el sistema nervioso, y su Frecuencia varía desde un impulso cada varios segundos hasta varios centenares por segundos. 

Cuando una neurona recibe bastantes impulsos en forma de movimientos ondulatorios de iones. Los impulsos saltan de una neurona a otra en los “empalmes” neuronales o sinapsis.

1: POTENCIAL DE REPOSO:

Sin impulso hay más cationes, en especial de sodio, fuera de la membrana celular y más aniones (iones negativos) dentro, lo que crea un “potencial de reposo” de – 70 Mv (milivoltios). La membrana está polarizada, con su interior negativo.

2: DESPOLARIZACIÓN:

Durante esta fase, los cationes de sodio se precipitan a través de los canales iónicos en una parte de la membrana neuronal. Ésta primero se despolariza y después su polaridad se invierte para tornarse ligeramente positiva, lo que se traduce en un “potencial de acción” de + 30 nV en el interior.

3: REPOLARIZACIÓN:

Los cationes de potasio fluyen en dirección opuesta y restauran el equilibrio de cargas. El cambio de la carga eléctrica estimula una superficie adyacente de membrana, ésta a la siguiente y así sucesivamente. El impulso se desplaza a lo largo de la membrana como una onda de despolarización y repolarización.

MOVIMIENTO DEL IMPULSO DENTRO DE UNA NEURONA.

El impulso nervioso se basa sobre todo en el movimiento de cationes (iones con carga positiva) de sodio y potasio a través de la membrana celular de la neurona. Los impulsos viajan a velocidades de entre 1 y 120 m/s, según el tipo de nervio. El movimiento es mucho más rápido en los axones con vaina de mielina, pues en ellos el potencial de acción va aumentando a saltos de un nódulo de Ranvier al siguiente (ver figura arriba).

PARTES QUE CONFORMAN EL IMPULSO NERVIOSO

DENDRITAS: Prolongaciones de la neurona; recogen impulsos nerviosos de otras neuronas o terminaciones nerviosas sensoriales.

CUERPO NEURONAL: Parte principal de la neurona, contiene el núcleo y gran parte del citoplasma.

NÓDULO DE RANVIER: Parte del axón que no está cubierta de mielina.

CÉLULA DE SCHWANN: Célula laminar que crece en torno a una porción del axón para formar la vaina de mielina.

VAINA DE MIELINA: Cubierta del axón

AXÓN: Fibra nerviosa principal de la neurona; transmite impulsos desde el soma.

MICROFILAMENTOS: El elemento más fino del flexible andamiaje de soporte de la mayoría de las células.

MITOCONDRIA: Orgánulo celular estándar que proporciona energía.

VESÍCULA SINÁPTICA: Bolsa de moléculas neurotransmisoras que se fusiona con la membrana celular cuando llega un impulso y libera las moléculas.

NEUROTRANSMISOR: Molécula que fluye a través de la hendidura sináptica en 1 milisegundo aproximadamente y traspasa el impulso nervioso en forma química.

MEMBRANA PRESINÁPTICA: Membrana del axón de la neurona emisora.

MEMBRANA POSTSINÁPTICA: Membrana de dendrita de la neurona receptora.

NEUROTÚBULO: Neurotúbulo especializado que actúa como cinta transportadora de las vesículas sinápticas desde el cuerpo neuronal hasta la porción terminal del axón.

CATIÓN: ión positivo.

BOTÓN SINÁPTICO: Terminación engrosada de un axón.

RECEPTOR: Lugar de un canal de membrana en el que encajan los neurotransmisores, los cuales alteran la forma del canal para admitir iones.

HENDIDURA SINÁPTICA: lugar de un canal de membrana en el que encajan los neurotransmisores, los cuales alteran la forma del canal para admitir iones.

EXCITACIÓN E INHIBICIÓN

Cuando los neurotransmisores llegan a sus receptores, pueden excitar o bien inhibir a la célula receptora. Ambas respuestas son igualmente útiles en la transmisión de mensajes por el sistema nervioso.

Para excitar una célula receptora, los cationes de sodio fluyen en su interior y despolarizan su membrana de forma similar a un impulso nervioso (p. interior). El efecto de despolarización se propaga por la membrana durante unos milisegundos y va perdiendo intensidad.

Si en la célula entran nuevas señales, tienen que adquirir la intensidad la intensidad suficiente para emitir un nuevo impulso.

Para inhibir una célula, los aniones de cloro se precipitan en su interior; el efecto negativo se propaga por toda la membrana celular e impide su excitación

CRUZAR EL ESPACIO ENTRE NEURONA

Cuando un impulso eléctrico llega al “empalme” desencadena la liberación de sustancias denominadas neurotransmisoras.

Estos cruzan el finísimo espacio (hendidura sináptica) entre las membranas de las neuronas presinápticas (emisora) y postsináptica (receptora) y provocan un nuevo impulso en la neurona receptora o bien inhiben activamente su emisión

EL IMPULSO NERVIOSO EN IMÁGENES

CITOLOGÍA O BIOLOGÍA CELULAR

Es la rama de la biología que estudia las células en lo que concierne a su estructura, sus funciones y su importancia en la complejidad de los seres vivos. Citología viene del griego κγτοs cavidad.

Con la invención del microscopio óptico fue posible observar estructuras nunca antes vistas por el hombre, las células.

Esas estructuras se estudiaron más detalladamente con el empleo de técnicas de citoquímica y con la ayuda fundamental del microscopio electrónico.

La biología celular se centra en la comprensión del funcionamiento de los sistemas celulares, de cómo estas células se regulan y la comprensión del funcionamiento de sus estructuras.

Una disciplina afín es la biología molecular.

Historia

La primera referencia al concepto de célula data del siglo XVII cuando el inglés Robert Hooke utilizó este término (por su parecer a las habitaciones de los sacerdotes llamados Celdas) para referirse a los pequeños huecos poliédricos que constituían la estructura de ciertos tejidos vegetales como el corcho.

No obstante hasta el siglo XIX no se desarrolla este concepto considerando su estructura interior.

Es en este siglo cuando se desarrolla la teoría celular, que reconoce la célula como la unidad básica de estructura y función de todos los seres vivos, idea que constituye desde entonces uno de lo pilares de la Biología moderna. Fue esta teoría la que desplazó en buena medida las investigaciones biológicas al terreno microscópico pues no son visibles a simple vista. La unidad de medida utilizada es el micrómetro (μm) existiendo células de entre 2 y 20 μm.

La investigación microscópica pronto daría lugar al descubrimiento de la estructura celular interna incluyendo el núcleo, los cromosomas, el aparato de Golgi y otros orgánulos celulares así como la identificación de la relación existente entre la estructura y la función de los orgánulos celulares.

Ya en siglo XX la introducción del microscopio electrónico reveló detalles de las ultraestructura celular y la aparición de la histoquímica y de la citoquímica. También se descubrió la base material de la herencia con los cromosomas y el ADN con la aparición de la citogenética.

Atendiendo a su organización celular, los seres vivos se clasificarán en acelulares (virus, viroides) y celulares, siendo estos a su vez clasificados en eucariotas y procariotas.

¿Qué estudia la Biología Celular?

En la primaria nos enseñan tres tipos de células:

la animal

la vegetal

la bacteriana

Siempre son mostradas en laminas, donde nos refleja una célula estática, sin ninguna interacción con otras células, conforme vamos avanzando en nuestro aprendizaje nos enseñaron el metabolismo celular

La glucolisis

El ciclo de Krebs

Síntesis de aminoácidos

La función de los orgánelos

Los tipos de transporte

Entonces, ¿la célula tiene movimiento e interactúa con otras?

En la red se muestra una historia “viaje de un leucocito” que muestra que sucede en el interior celular y como el leucocito recorre de punta a punta a la célula. Este vídeo encierra todo el temario de la materia de la asignatura de biología celular.

En el vídeo se ve como estas vesículas son llevadas del retículo al aparato del Golgi.

Una vez que las proteínas fueron modificadas estas son exportadas a través de vesículas hasta la membrana celular, las vesículas se fusionan con la membrana liberando al exterior las proteínas recién sintetizadas (exocitosis). Sorprendentemente todo el proceso representado en el vídeo sucede en cuestión de segundos.

El vídeo comienza mostrando a un glóbulo blanco viajando a través de un vaso sanguíneo.

Se realiza un acercamiento de la membrana externa, mostrando las interacciones celulares por medio de sus proteínas de superficie ubicadas en la membrana plasmática, estas proteínas sirven de receptor y una vez reconocida la molécula (como una llave a una cerradura) produce una señal y esta desencadena una respuesta “obligando a la membrana” a hacer un poro por el cual el glóbulo blanco se introduce. En el vídeo muestra a estas proteínas viajando en “balsas” de lípidos de la membrana, y al juntarse mandan una señal al interior de la célula, esta señal es básicamente fosforilación de otras proteínas.

Una vez el glóbulo blanco en el interior de la célula nos muestra el citoesqueleto (filamentos de actina, microtúbulos y filamentos intermedios) como se polimerizan y despolimerizan de acuerdo al propósito celular.

Podemos observar como el leucocito, envuelto en una vesícula proveniente del retículo endoplasmático, es transportado por una proteína motora llamada quinesina sobre el microtúbulo hacia el interior de la célula (cada vez que la quinesina mueve una pata hidroliza una molécula de ATP generando ADP y fosfato inorgánico, de la hidrólisis del ATP obtiene la energía para moverse).

A su paso nos muestra el centrosoma punto de origen para la formación de los microtúbulos (3:09), también podemos observar a los RNA mensajeros (RNAm) saliendo del núcleo por los poros nucleares hacia el citoplasma y los ribosomas citoplasmáticos uniéndose a ellos para la síntesis de proteínas.

Una vez formadas las proteínas son transportadas por otras proteínas hacia los orgánelos donde realizaran su función (ejemplo mitocondria).

En otra escena nos muestra a los ribosomas del retículo endoplasmático rugoso sintetizando proteínas utilizando como molde al RNAm, estas proteínas son introducidas al retículo endoplasmático para ser transportadas al aparato de Golgi para su proceso (glicosilación).

LA CÉLULA

.Para estudiar cómo funciona un organismo humano, primero es necesario saber cómo está formado.

Las células son las unidades estructurales básicas del organismo. 

Hay muchos tipos de células, cada uno de ellos con su tamaño y forma característicos. 

Algunas, como por ejemplo las del músculo esquelético, son de gran tamaño y pueden extenderse a lo largo de 30 cm. de músculo, con un diámetro de hasta 100 um. 

Estos dos tipos de células representan algunas de las cuales sólo son evidentes durante la diferenciación.

En la figura se ilustra la estructura de una célula típica de los mamíferos, donde se muestra que todas ellas están limitadas por una membrana celular, también denominada membrana plasmática o plasmalema. 

La membrana plasmática es una hoja continua que separa el medio acuoso del interior de la célula, el citoplasma, del exterior de la célula, que es donde está el líquido extracelular. 

La forma de una célula individual se mantiene gracias a una serie de filamentos de proteínas conocidos como citoesqueleto.

En algún momento de su ciclo vital todas las células poseen una estructura prominente, el núcleo, que contiene el material genético o ADN.

La mayor parte de las células sólo posee un núcleo, pero las células musculares esqueléticas muestran múltiples núcleos debido a que proceden de la fusión de un gran número de células progenitoras denominadas mioblastos. 

Por el contrario, los hematíes de la sangre pierden su núcleo cuando maduran.

Las células poseen estructuras que llevan a cabo funciones específicas, como la producción de energía, la síntesis de proteínas, y la secreción de diversos materiales. 

Las estructuras internas de una célula se conocen con el nombre de organelos, e incluyen el núcleo, las mitocondrias, el retículo endoplasmático, el aparato de golgi y diversas vesículas unidas a la membrana.

Organización del organismo humano

Los componentes básicos del cuerpo son las células, que se agrupan formando tejidos.

Los principales tipos de tejidos son:

• Tejido conjuntivo.
  * Tejido epitelial
  * Tejido linfoide
  * Tejido nervioso
  * Tejido muscular
  * Tejido sanguíneo.
  
  Cada uno con sus propias características:

* Los tejidos conjuntivos disponen de un número relativamente reducido de células inmersas en una matriz extracelular extensa.

* En el músculo liso tiene una abundante matriz acelular.

* El tejido nervioso contiene neuronas (de las que existen diferentes tipos) y células glliales.Principales sistemas orgánicos

Sistema cardiovascular.

Las células de los grandes animales multicelulares no pueden obtener directamente directamente el oxígeno y los nutrientes que necesitan a partir del medio externo.

ºEl oxígeno y los nutrientes deben ser transportados hasta las células. Ésta es una de las principales funciones de la sangre, que circula dentro de los vasos sanguíneos gracias a la acción de bombeo que realiza el corazón que realiza el corazón.


 El corazón, los vasos sanguíneos y los tejidos asociados forman el sistema cardiovascular. El corazón está constituido por cuatro cámaras, dos aurículas y dos ventrículos, que forman un par de mecanismos de bombeo dispuestos en paralelo. 

El ventrículo derecho envía la sangre desoxigenada a los pulmones en donde absorbe el oxígeno del aire, mientras que el ventrículo izquierdo bombea la sangre oxigenada que vuelve de los pulmones hacia el resto del organismo para el aporte de oxígeno a los tejidos.

Sistema respiratorio

La energía necesaria para llevar a cabo las diversas actividades del organismo procede, en último término, de la respiración. 

Este proceso incluye la oxidación de los alimentos (principalmente azúcares y grasas) con la finalidad de liberar la energía que contienen. 

Los pulmones incorporan el oxígeno necesario para este proceso a partir del aire, y la sangre lo transporta hasta los tejidos. 

El dióxido de carbono producido como consecuencia de la actividad respiratoria de los tejidos es transportado hasta los pulmones a través de la sangre venosa, y eliminado a través del aire espirado. 

Las preguntas básicas a las que hay que responder son: ¿Cómo entra y sale el aire de los pulmones? ¿Cómo se ajusta el volumen de aire respirado a las necesidades del organismo?, ¿Cuáles son los límites de la captación de oxígeno en los pulmones?

Sistema digestivo

Los nutrientes que el organismo necesita provienen de la dieta. Las enzimas del tractointestinal degradan los alimentos ingeridos a través de la boca en sus diferentes componentes. 

Los productos de la digestión son absorbidos por la sangre a través de la pared del intestino y alcanzan el hígado a través de la vena porta. 

Gracias al hígado, los tejidos pueden asimilar los nutrientes y usarlos para su crecimiento y reparación, así como para la producción de energía. 

En el caso del sistema digestivo, las preguntas claves son: ¿Cómo se ingieren los alimentos?, ¿cómo se hidrolizan y se digieren los alimentos? ¿Cómo se absorben los nutrientes individuales?,¿cómo se moviliza el alimento a través del tracto gastrointestinal?, y ¿cómo son eliminados del organismo los residuos que no se digieren?

Riñones y tracto urinario

La función principal de los riñones es el control de la composición del líquido extracelular (el líquido que baña las células). En el curso de este proceso, los riñones también eliminan productos de desechos no volátiles producen orina de composición variables que queda almacenada temporalmente en la vejiga antes de la micción. Las preguntas claves son: ¿Cómo regulan los riñones la composición de la sangre?, ¿cuáles son los mecanismos que permiten el almacenamiento y la eliminación de la orina?

Sistema reproductor

La reproducción es una de las características fundamentales de los organismos vivos. 

Las gónadas (los testículos en el varón y los ovarios en la mujer) producen células sexuales especializadas, conocidas como gametos. 

La función básica de la reproducción sexual es la creación y fusión de los gametos masculino y femenino, el espermatozoide y el óvulo, combinándose así las características genéticas de los dos individuos progenitores; de esta combinación surge un ser que difiere genéticamente de sus padres. 

Los aspectos fundamentales son: ¿Cómo se producen los espermatozoides y los óvulos?, ¿Cómo crece y se desarrolla el embrión?, y ¿Cómo se nutre el embrión hasta que puede hacerlo por sí mismo?

Sistema musculoesquelético.

Está formado por los huesos del esqueleto, los músculos esqueléticos y sus tejidos asociados. Su función principal es proporcionar la capacidad de movimiento necesaria para la locomoción, para el mantenimiento de la postura y para la respiración. También proporciona soporte físico para los órganos internos. En este caso, el aspecto clave es el mecanismo de la contracción muscular.

Sistema endocrino y nervioso

Las actividades de los diferentes sistemas orgánicos han de coordinarse y regularse de modo que actúen al unísono para satisfacer las necesidades del organismo. 

Han evolucionado dos sistemas de coordinación: el nervioso y el endocrino. Para poder transmitir la información con rapidez a células específicas, el sistema nervioso utiliza señales eléctricas. 

Así, los nervios transmiten estas señales a los músculos esqueléticos para controlar su contracción. 

El sistema endocrino, por otro lado, secreta agentes químicos. Las hormonas, que viajan por el torrente circulatorio hasta las células sobre las que ejercen un efecto regulador. 

Las hormonas desempeñan un importante papel en la regulación de muchos órganos, y especialmente en la del ciclo mestrual y otros aspectos de la producción.

LA CÉLULA

En 1838, Scheleiden y Schann establecieron que todos los organismos, tanto animales como vegetales, no son otra cosa que un ensamblaje de células. Esta observación, realizada con la ayuda de un microscopio, fue el punto de partida para que lo que se conoce como teoría celular.

Esta teoría se asentó hace más de siglo y medio, como el principio fundamental de la biología moderna, puede resumirse en cuatro proposiciones:

1· Todos los organismos están compuestos por una o más células.

Es decir la célula es la unidad anatómica de la materia viva, y una célula puede ser suficiente para constituir un organismo.

2· Las reacciones químicas de un organismo vivo, incluidos los procesos que liberan energía y las reacciones biosintéticas ocurren dentro de las células.

Es decir la célula es la unidad funcional de los seres vivos,en las células tienen lugar las reacciones metabólicas del organismo. 

Las funciones vitales de los organismos ocurren dentro de las células, o en su entorno inmediato, controladas por sustancias que ellas secretan. 

Cada célula es un sistema abierto, que intercambia materia y energía con su medio. 

En una célula caben todas las funciones vitales, de manera que basta una célula para tener un ser vivo (que será un ser vivo unicelular). Así pues, la célula es la unidad fisiológica de la vida.

3· Todas las células derivan de otras células.

Es decir las células se originan de otras células preexistentes, por división de ésta.

4· Las células contienen la información hereditaria de los organismos de los cuales son parte y pasa de las células progenitoras a las células hijas.

Es decir cada célula contiene toda la información hereditaria necesaria para el control de su propio ciclo y del desarrollo y el funcionamiento de un organismo de su especie, así como para la transmisión de esa información a la siguiente generación celular. Así que la célula también es la unidad genética.

Todos los organismos conocidos, desde una ameba (protozoo) a un alece o un elefante, siguen y cumplen los postulados de la teoría celular.

Evolución de la célula

Se cree que todas las células presentes en la actualidad derivan de un ancestro común por el proceso de evolución, el cual involucra dos procesos esenciales que son la variación al azar en la información genética que pasa de un individuo a sus descendientes y la selección de la mejor información genética que favorece la supervivencia y perpetuación en el tiempo.

No existe acuerdo en torno a cuáles eran las condiciones imperantes en la Tierra hace billones de años, más bien parece haber acuerdo en torno a un ambiente inestable dado por tormentas eléctricas, lluvias y erupciones volcánicas. 

El oxígeno y el ozono eran escasos, por lo tanto no había filtro contra la radiación ultravioleta. Estas condiciones, reproducidas en forma experimental, favorecen la formación de compuestos orgánicos sencilllos a partir de gases como CO2, metano (CH4), amoniaco ( NH3) e hidrógeno (H2).

Dentro de los compuestos generales están aminoácidos, nucleicos, azúcares y ácidos grasos. A partir de cada una de estas moléculas se pueden sintetizar polímeros como los polipéptidos y polinucleótidos que son hoy proteínas y ácidos nucleicos respectivamente.

Diferentes tipos de células: Diversidad

Aunque todos los seres vivos están compuestos por células, éstas no son iguales, pueden presentar diversidad en forma, tamaño y organización interna.

Si consideramos el tamaño.

La bacteria Treponema pallidum tiene unos cuantos micrómetros, al compararla con el huevo de rana de1 mm un diámetro, esta aparece enorme a su lado.


Si consideramos la forma.

Hay diferentes tipos de células y su forma varía de acuerdo a la función que realizan.

La forma de la célula puede depender:

a) Su ambiente inmediato:

Los glóbulos blancos de la sangre que están en un ambiente líquido son células esféricas; igual forma tienen los huevos (células) de algunos animales acuáticos como los peces o que depositan sus huevos en el agua como los sapos.

La yema del huevo de un ave es una célula esférica sumergida en un líquido gelatinoso conocido con el nombre de "clara".

Las células libres y aisladas adoptan generalmente forma esférica, hay células aisladas que tienen formas curiosas, por ejemplo algunas Diatomeas y Acetabularias (algas).

En general, las células que viven en estrecha vecindad con otras, tienen formas poliédricas, ya que para aprovechar el espacio los límites celulares se aplanan.

b) Función que desempeñan:

Los glóbulos rojos de la sangre del hombre se parecen a un plato, lo que facilita el transporte de Oxígeno. 

Las células nerviosas tienen largas y delgadas prolongaciones para transmitir mensajes entre zonas alejadas del cuerpo.

Las células que revisten las paredes de órganos para protegerlos, tienen forma aplanada, como ocurre con las células de la pared de la boca o de la superficie de las hojas.

Si el largo de una célula supera mucho el alto y el ancho, la célula recibe el nombre de FIBRA. Las células musculares son fibras; los hilos blancos y sedosos que envuelven la semilla del algodón o del palo borracho son fibras de alrededor de 2 cm. de longitud.

En relación con los requirimientos químicos 

Son muy distintas, hay células que en presencia de oxígeno mueren y otras no pueden vivir sin su presencia. Algunas células requieren para mantenerse y prosperar sólo agua, luz, aire y minerales básicos, en cambio otras necesitan una mezcla compleja de moléculas producidas por otras células.

Si consideramos por su organización interna

Existe un grupo de células que carecen de núcleo denominadas células procariotes y otro grupo de células que poseen su material genético denominadas células eucariontes.

Las células procarióticas, representadas por las bacterias, rickettsias y micoplasmas.


Las células eucarióticas, que están representadas por las células animales y vegetales.