Coordinación Biológica: Nerviosa vs. Hormonal

Coordinación Nerviosa

Mediante impulsos electroquímicos. La información es llevada a un punto de un órgano concreto. Acción rápida y precisa. El efecto decrece inmediatamente. Existen células especializadas (neuronas) que se encargan de esta función.

Coordinación Hormonal

Mediante la producción de sustancias químicas (hormonas). La información llega a células u órganos determinados llamados diana. Acción lenta y el efecto dura largos periodos. La producción de hormonas ocurre en glándulas endocrinas.

Componentes y Estructura del Sistema Nervioso

A) Células del Sistema Nervioso

• Neuronas: Unidades funcionales y estructurales del sistema nervioso. Producen y transmiten impulsos nerviosos.
• Células de la Glía: Realizan funciones de nutrición, relleno, aislamiento o sostén de las neuronas.

B) Estructuras del Sistema Nervioso

• Fibras Nerviosas: Asociación de axones de las neuronas y células de Schwann. Pueden ser:
  • Mielínicas: Formadas por un axón y varias células de Schwann rodeadas por la vaina de mielina.
  • Amielínicas: Formadas por varios axones recubiertos por evaginaciones de las células de Schwann.
• Nervios: Agrupaciones de fibras nerviosas, protegidos por perineuro y epineuro.
• Ganglios y Centros Nerviosos: Agrupaciones de cuerpos neuronales.

El Impulso Nervioso y la Comunicación Sináptica

Características del Impulso Nervioso

• La transmisión sigue la Ley del Todo o Nada (independiente de las características del estímulo).
• Todos los impulsos son semejantes.
• Es unidireccional (se propaga desde cualquier parte de la neurona hacia el extremo del axón).
• La propagación es mayor en las fibras mielínicas (transmisión saltatoria, más rápida) y continua y lenta en las amielínicas.

La Sinapsis

El punto de comunicación entre neuronas se llama sinapsis nerviosa. No implica contacto físico membrana con membrana, sino una zona de influencia de una neurona sobre otra, generalmente de carácter químico. La parte terminal de los axones se divide en prolongaciones pequeñas, cada una termina en un botón terminal que está casi en contacto con la dendrita o cuerpo de la otra neurona.

Elementos de la Sinapsis

1. Botón Presináptico: Final de las prolongaciones de un axón.
2. Hendidura Sináptica: Hueco existente entre las neuronas implicadas en la sinapsis.
3. Elemento Postsináptico: Cuerpo neuronal o dendrita de la siguiente neurona.

Tipos de Sinapsis

En la sinapsis química, la comunicación entre neuronas requiere la presencia de sustancias: neurotransmisores y receptores del elemento postsináptico. La neurotransmisión es unidireccional (desde la neurona presináptica hasta la postsináptica).

• Axoaxónica: Entre el extremo de un axón y el axón de la neurona siguiente.
• Axosomática: Final de un axón y cuerpo celular de la neurona postsináptica.
• Axodendrítica: Final de un axón y una dendrita.

En la sinapsis eléctrica, la hendidura sináptica es lo suficientemente pequeña como para que el impulso nervioso presináptico produzca una despolarización en la membrana postsináptica.

Organización del Sistema Nervioso en Invertebrados

1. Cnidarios: Sistema sencillo, red difusa formada por células nerviosas. Los impulsos se propagan en todas direcciones, provocando la contracción de las células mioepiteliales.
2. Platelmintos: Sistema nervioso cordal. Consiste en ganglios cerebroides en la cabeza, de los que parten dos cordones nerviosos en posición ventral.
3. Anélidos: Sistema nervioso ganglionar, formado por: ganglios ventrales (doble fila), ganglios cerebroides (posición dorsal, conectados con órganos sensoriales) y collar periesofágico (conecta los ganglios anteriores).
4. Moluscos: Sistema nervioso ganglionar, caracterizado por la localización de ganglios en determinadas regiones.
5. Artrópodos: Sistema nervioso ganglionar con características propias: mayor acumulación de ganglios en tórax y abdomen; ganglios cefálicos de mayor tamaño (inervan ojos, antenas y piezas bucales); los insectos poseen un verdadero cerebro.
6. Equinodermos: Sistema nervioso anular (anillo periesofágico alrededor del esófago).

Evolución del Encéfalo en Vertebrados

• El metencéfalo disminuye hasta dar lugar al cerebelo.
• El mesencéfalo se transforma para dar lugar a los tubérculos cuadrigéminos de los mamíferos.
• El telencéfalo disminuye de tamaño en los lóbulos olfatorios, se divide en dos partes en el cerebro y se repliega su superficie.

Mecanismo de Transmisión del Impulso Nervioso

El impulso nervioso se transmite a lo largo de una neurona mediante un proceso de despolarización:

1. Potencial de Reposo: Inicialmente, la membrana está polarizada. En la parte exterior abundan los iones con carga positiva y en la parte interior, los de carga negativa. Esto se mantiene por la acción de la bomba de sodio-potasio.
2. Potencial de Acción: Cuando llega un estímulo, aumenta la permeabilidad para los iones de sodio, que entran en la célula. La polaridad se invierte en ese punto, quedando más carga positiva en el interior. A esta alteración se le llama potencial de acción.
3. Propagación: Esta despolarización lleva a la redistribución de los iones; los canales de sodio cercanos se abren, despolarizando la zona contigua, como si fueran las fichas de un dominó. De esta manera, el impulso nervioso se desplaza como una onda a lo largo del axón.
4. Repolarización: Una vez que el impulso ha recorrido el axón, en milésimas de segundo, se restablecen las concentraciones de iones características del estado de reposo.

El impulso nervioso se propaga con mayor velocidad en los axones con mielina (transmisión saltatoria), puesto que la generación de potenciales se realiza solo en los Nódulos de Ranvier. La mielina, al ser aislante eléctrico, no permite el paso de cargas a través de ella, lo que también ahorra energía, ya que la bomba de sodio-potasio solo gasta energía en los nódulos.

Receptores Sensoriales y Tipos de Respuesta

Clasificación de Receptores

• Por localización: Exterorreceptores o Interorreceptores (propiorreceptores y viscerorreceptores).
• En función del estímulo: Quimiorreceptores, Termorreceptores, Fotorreceptores, Mecanorreceptores.

En los centros nerviosos se perciben las sensaciones captadas por los receptores. Cuando el animal percibe un estímulo, los centros nerviosos envían una señal, en forma de impulso nervioso, a través de los nervios hacia los órganos efectores. Estos se encargan de dar la respuesta, que puede ser de dos tipos: motora o secretora.

Órganos Sensoriales en el Reino Animal

Sentidos Generales

• Vista: Órganos de la visión, estructuras que agrupan fotorreceptores.
• Oído: Órganos de audición que agrupan fonorreceptores de ondas sonoras.
• Equilibrio: Órganos constituidos por georreceptores y mecanorreceptores que informan sobre la posición del animal. Se llaman estatocitos y en su interior está el estatolito.
• Tacto: Representado por mecanorreceptores que no se agrupan en órganos concretos y se distribuyen por todo el cuerpo.
• Gusto y Olfato: Distinción de sustancias químicas disueltas (gusto) o transportadas por el aire (olfato). Los quimiorreceptores del gusto se encuentran aislados cerca de la boca; los olfativos tienen localización más variada e intervienen en apareamiento, captura de presas y comunicación.

Órganos Sensoriales en Invertebrados

• Poríferos: Miocitos con capacidad de contracción ante estímulos.
• Cnidarios: Órganos de visión sencillos (manchas oculares). Presentan quimiorreceptores y estatocistos. Ciertos cnidoblastos actúan como mecanorreceptores.
• Platelmintos: Copas oculares cerca de los ganglios cerebroides, quimiorreceptores, mecanorreceptores y reorreceptores (orientación en corrientes de agua).
• Nematodos: Estructuras sensoriales en la parte anterior (anfidios) y posterior (fasmidios), formadas por células ciliadas quimiorreceptoras.
• Anélidos: Órganos de visión más complejos (cavidad con cristalino, carecen de estructuras anexas). Poseen estatocitos, mecanorreceptores y quimiorreceptores.
• Moluscos: La visión depende del grupo (ocelos en gasterópodos, fotorreceptores en bivalvos, ojos en cámara en cefalópodos).
• Artrópodos: Dos tipos de ojos: Ocelos (sencillos, sensibles a variaciones de luz) y Compuestos (formados por omatidios, visión en mosaico).
• Equinodermos: Quimiorreceptores y mecanorreceptores alrededor de la boca y pies ambulacrales. Algunos poseen estatocitos y manchas oculares.

Órganos Sensoriales en Vertebrados

• Vista: Fotorreceptores agrupados en ojos tipo cámara (globo ocular).
• Gusto y Olfato: Íntimamente ligados. Quimiorreceptores del gusto en botones gustativos (cavidad bucal). Quimiorreceptores del olfato en la pituitaria amarilla de las cavidades nasales.
• Oído y Equilibrio: Órgano del equilibrio en el oído interno (canales semicirculares y sistema vestibular).
• Tacto: Sentido que agrupa sensaciones de varios receptores distribuidos por toda la piel.

Adaptaciones Sensoriales Específicas

• Peces: Ojos sin párpados ni glándulas lacrimales. Oído que detecta vibraciones del agua. Botones gustativos en boca, faringe, aletas y barbas.
• Anfibios: Párpados y glándulas lacrimales. Oído con cavidad timpánica. Olfato dependiente de la pituitaria amarilla.
• Reptiles: Ojos con capa esclerótica endurecida, tres párpados. Oído interno y medio. Lengua con receptores gustativos y táctiles.
• Aves: Agudeza visual (fóveas). Ojos en posición lateral o frontal. Órgano de audición muy agudo, carecen de pabellones auditivos. Gusto y olfato poco desarrollados.
• Mamíferos: Ojos en posición lateral o estereoscópica. Pestañas. Pabellones auriculares. Receptores del gusto en boca y lengua. Olfato en la pituitaria amarilla. Tacto en lengua, cara, labios y punta de dedos.

Respuesta Motora, Esqueletos y Locomoción

Esqueletos

• Hidroesqueleto: Cnidarios, Platelmintos, Nematodos y Anélidos.
• Esqueleto Articulado: Moluscos bivalvos.
• Exoesqueleto: Artrópodos.
• Esqueleto Interno: Vertebrados.

Locomoción en Invertebrados

• Poríferos (larvas): Mediante cilios.
• Cnidarios: Contracciones rítmicas de la pared del cuerpo (propulsión a chorro).
• Platelmintos (turbelarios): Cilios ventrales.
• Nematodos: Músculos longitudinales dorsales y ventrales.
• Anélidos: Acción combinada de hidroesqueleto y músculos longitudinales y circulares.
• Moluscos: Pie musculoso (cefalópodos presentan aletas).
• Artrópodos: Apéndices articulados (insectos tienen alas).
• Equinodermos: Aparato ambulacral (se comporta como hidroesqueleto).

Locomoción en Vertebrados

Los vertebrados disponen de extremidades adaptadas a distintos medios:

• Peces: Movimiento en zigzag gracias a la musculatura del cuerpo, estabilizados por aletas.
• Anfibios: Adultos pueden tener cuatro patas (desplazamiento diagonal o saltando) o carecer de ellas (serpenteando).
• Reptiles: Gran variedad de movimientos debido a la adaptación al medio.
• Aves: Alas (vuelo) junto con la cola y patas traseras.
• Mamíferos: Extremidades adaptadas a los distintos modos de vida.

Gametogénesis: Ovogénesis y Espermatogénesis

Ovogénesis

1. Proliferación: Células germinales (2n) aumentan su número y producen ovogonias por mitosis.
2. Crecimiento: Las ovogonias aumentan de tamaño, transformándose en ovocitos de primer orden. Estos comienzan la profase I meiótica y se detienen antes de la metafase I hasta la pubertad. El ovocito queda rodeado por el folículo primario.
3. Maduración: Cada ovocito finaliza la primera división meiótica, originando un ovocito de segundo orden y un primer corpúsculo polar. En la segunda división meiótica, el ovocito de segundo orden bloquea la división en metafase, completándose solo si ocurre la fecundación.

Espermatogénesis

1. Proliferación: Células germinales (2n) comienzan la mitosis y forman espermatogonias.
2. Crecimiento: Las espermatogonias aumentan de tamaño, transformándose en espermatocitos de primer orden.
3. Maduración: Los espermatocitos de primer orden terminan la primera división meiótica, convirtiéndose en dos espermatocitos de segundo orden. Estos comienzan la segunda división meiótica, dando cuatro espermátidas con un número haploide de cromosomas.
4. Espermiogénesis: Las espermátidas se transforman en espermatozoides por diferenciación celular. El aparato de Golgi forma el acrosoma y el centriolo origina los microtúbulos del flagelo.

Modalidades de Reproducción Animal

Reproducción Asexual

Gemación

A partir de una yema del animal, se desarrolla un nuevo individuo que se separa del progenitor.

Gemulación

Germinación con yemas internas (gémulas) que se liberan al medio al morir el progenitor. Si las condiciones son buenas, se desarrollan.

Fragmentación

Rotura espontánea del organismo progenitor en dos o más fragmentos, cada uno dará lugar a un individuo completo.

Reproducción Sexual

Por Anfigonia (Fecundación)

Es la más frecuente. Implica fecundación y cariogamia, formando un cigoto que posee información genética de ambos progenitores.

1. Isogamia: Isogametos estructuralmente iguales, con estructuras locomotoras.
2. Anisogamia: Anisogametos de formas similares, pero de distinto tamaño (uno mayor y otro menor).
3. Oogamia: Un gameto inmóvil y grande (óvulo) y otro pequeño y móvil (espermatozoide). Es la más común.

Por Partenogénesis

El individuo se desarrolla a partir de un único gameto (normalmente femenino) sin fecundación. Se considera sexual porque hay producción de gametos.

• Obligada: Única forma de reproducción; todos los individuos son hembras.
• Facultativa: Las hembras pueden poner huevos fecundados y huevos sin fecundar.
• Accidental: Ocurre ocasionalmente en especies que se reproducen por anfigonia.
• Cíclica: Alternancia de generaciones que presentan partenogénesis con otras con reproducción por anfigonia.

Estructura de los Gametos

• Espermatozoide: Cabeza, cuello y cola.
• Óvulo: Citoplasma, envoltura primaria, núcleo, envoltura secundaria.

Desarrollo Embrionario y Postembrionario

El desarrollo comienza en el momento en que se forma el cigoto y termina con el nacimiento del individuo.

Tipos de Desarrollo según el Nacimiento

• Ovíparos: El desarrollo ocurre en huevos depositados en el medio donde viven. Fecundación interna o externa.
• Ovovivíparos: El embrión se desarrolla en huevos retenidos en el interior de la hembra. Se alimenta del vitelo. Fecundación interna.
• Vivíparos: El embrión se desarrolla en el oviducto o útero materno, obteniendo el alimento directamente de ella.

Clasificación de Cigotos (Según Vitelo)

• Isolecitos (Oligolecitos): Huevos con poco vitelo, distribuido uniformemente. Desarrollo embrionario corto (Poríferos, Cnidarios, Equinodermos, Mamíferos).
• Heterolecitos: Vitelo abundante, distribuido de forma desigual (Anélidos, Moluscos, Anfibios).
• Telolecitos: Vitelo muy abundante. Núcleo y orgánulos en el polo germinativo (Reptiles, Peces, Aves).
• Centrolecitos: Mucho vitelo, núcleo en el centro (Insectos).

Etapas del Desarrollo Embrionario

1. Segmentación

El cigoto se divide por sucesivas mitosis en células cada vez más pequeñas (blastómeros). Los blastómeros emigran formando el blastodermo, que deja una cavidad llamada blastocele. Este estado se llama blástula.

• Huevos Isolecitos: Segmentación total e igual; blastocele grande.
• Heterolecitos: Segmentación total, desigual; blastocele pequeño.
• Telolecitos: Segmentación parcial, discoidal; blastocele pequeño.
• Centrolecitos: Segmentación parcial y central; no hay blastocele.

2. Gastrulación

La blástula sufre cambios y plegamientos celulares, formándose las hojas embrionarias (ectodermo y endodermo inicialmente).

• Formación por Embolia: Invaginación de parte de la pared de la blástula.
• Formación por Epibolia: Crecimiento rápido de una zona de la blástula.

Clasificación por Hojas Embrionarias

• Animales Diblásticos: Solo desarrollan ectodermo y endodermo.
• Animales Triblásticos: Continúan el desarrollo con una tercera capa, el mesodermo.
  • Acelomados: Sin celoma. Mesodermo formado por proliferación celular.
  • Pseudocelomados: Falso celoma. Capa mesodérmica formada a partir del endodermo.
  • Celomados: Con verdadero celoma. La formación del mesodermo puede ser por esquizocelia o enterocelia.

Desarrollo Postembrionario

• Desarrollo Directo: El animal que nace es igual que el adulto (solo crecimiento). Común en animales cuyo cigoto tiene gran vitelo.
• Desarrollo Indirecto: Proceso complejo. El individuo nace en una fase muy temprana (estado de larva). La larva sufre una serie de cambios (metamorfosis).
  • Metamorfosis Sencilla: Larva parecida al adulto; crecimiento gradual mediante mudas.
  • Metamorfosis Compleja: Larva muy diferente al adulto. Las transformaciones suceden en una fase de inactividad (pupa), donde se destruyen y forman nuevos tejidos.