Conceptos Fundamentales de los Sistemas Biológicos

Sistemas Abiertos y Flujo de Energía

• Sistemas Abiertos: Intercambian materia y energía con el medio ambiente.

La Fotosíntesis: Ingreso de Energía al Ecosistema

La fotosíntesis es el proceso mediante el cual la energía ingresa en el ecosistema. Las algas y plantas terrestres captan, por medio de la clorofila, la energía de los fotones de la luz visible y transforman el dióxido de carbono y el agua en moléculas orgánicas de glucosa. La fotosíntesis consta de dos etapas:

1. Fotoquímica.
2. Biosintética.

Respuestas de las Plantas a los Estímulos Ambientales

Las plantas responden a los estímulos ambientales mediante movimientos que pueden clasificarse en:

Tipos de Movimientos Vegetales

• Tropismo: Crecimiento o cambio de dirección a favor (+) o en contra (-) del estímulo.
• Nastia: Cambio de turgencia. La dirección del movimiento no está relacionada con la dirección del estímulo.
• Taxismo: Movimiento de acercamiento (+) o alejamiento (-) del estímulo. Ejemplos: Enredadera (acercándose), sauce (alejándose).

Clasificación de Estímulos y Respuestas

Estímulos Lumínicos

• Fototropismo: Movimiento hacia la luz.
• Heliotropismo: Movimiento siguiendo los rayos del sol.
• Nictinastia: Apertura o cierre de las hojas con la luz.

Estímulos Mecánicos

• Tigmotropismo: Respuesta al tacto (ej. evitando obstáculos).
• Tigmonastia: Respuesta al tacto (ej. la planta Mimosa pudica).

Estímulos Hídricos

• Hidrotropismo: Crecimiento de la raíz en respuesta a la humedad.
• Hidronastia: Adaptación de la planta a la escasez de agua.

Otros Estímulos

• Fotonastia: Apertura o cierre de la flor por la luz del día.
• Geonastia: Cambios o respuesta por variaciones en la gravedad.
• Sismonastia: Cambio provocado por un golpe o sacudida.
• Termonastia: Cambio generado por variaciones en la temperatura.
• Traumonastia: Cambio inducido por una herida.

Sistema de Relación en Animales: Captación de Estímulos

Los animales captan los estímulos a través de neuronas modificadas o células no nerviosas que se ponen en contacto química o eléctricamente con las neuronas.

Características de los Receptores Sensoriales

• Especificidad: Capacidad de responder a un solo tipo de estímulo.
• Adaptación: Disminución de la respuesta cuando un estímulo se aplica de forma sostenida.
• Excitabilidad: Capacidad de las células nerviosas y musculares para responder a un estímulo.

Órganos de los Sentidos: La Audición

Los mecanorreceptores responden a estímulos como las vibraciones u ondas sonoras. Cuando estas ingresan en el oído interno, las vibraciones que se dirigen hacia la ventana oval ponen en movimiento a la perilinfa, lo que a su vez produce el ascenso de la membrana basilar. De este modo, las células ciliadas chocan con la membrana tectorial, generando el impulso nervioso (a través de los fonorreceptores) que viaja por la vía auditiva.

Respuesta y Comunicación Celular

Respuesta Celular al Ambiente

Las células poseen una membrana plasmática donde se encuentran los receptores encargados de identificar las señales del exterior (ligando o molécula señalizadora).

• Ligando: Activa el receptor, que transmite y amplifica la señal. Al llegar al núcleo, la célula procesa la información, emitiendo una o varias respuestas.

Señales Intracelulares y Transducción

Las señales intracelulares no solo se transmiten, sino que también se amplifican.

Emisión de Señales: La célula responde a un estímulo de su ambiente transmitiendo información al comportamiento interno de la célula, la cual es secretada en el espacio extracelular por otra célula.

Transducción de Señales:

Segundos Mensajeros: Toda molécula que transduce señales extracelulares corriente abajo en la célula, hasta inducir un cambio fisiológico en un efector.

Estructura y Función de la Membrana Plasmática

• Colesterol: Regula la movilidad y fluidez de la membrana.
• Glucoproteína y Glucolípido: Actúan como marcadores de la identidad celular.
• Proteína Periférica: No traspasa la bicapa lipídica de la membrana.
• Proteína Integral: Traspasa completamente la membrana.

Mecanismos de Transporte a Través de la Membrana

Transporte Pasivo (Sin Gasto Energético)

• Difusión Simple: Incorporación de gases respiratorios y moléculas liposolubles a través de la bicapa de fosfolípidos.
• Difusión Facilitada: Para atravesar la membrana, las moléculas utilizan una proteína transportadora y no requiere gasto energético.
• Ósmosis: Incorporación de agua y sustancias solubles en ella.

Transporte Activo (Con Gasto Energético)

• Endocitosis: Movimiento de materiales que se invaginan en la membrana, ingresan a la célula y forman una vesícula intracelular. Puede ser de tres tipos:
  • Fagocitosis
  • Pinocitosis
  • Endocitosis mediada por receptor
• Exocitosis: Proceso por el cual el material es expulsado de la célula.
• Bomba de Sodio-Potasio: Regula el paso del sodio hacia afuera de la célula y del potasio hacia adentro.

Tipos de Comunicación Celular

• Señal: Información que llega al receptor.
• Receptor: Estructura que recibe la información.

Clasificación de la Comunicación

• Paracrina: Liberación de moléculas que actúan sobre células vecinas.
• Autocrina: Comunicación que establece una célula consigo misma.
• Endocrina: Actúa sobre células u órganos situados en cualquier lugar del cuerpo (a través del torrente sanguíneo).

El Sistema Nervioso y la Neurona

La Neurona: Unidad Funcional del Sistema Nervioso

La neurona es una de las células del sistema nervioso y es la encargada de transmitir los estímulos.

Estructura Neuronal

• Soma (Cuerpo Celular): Contiene las organelas y el núcleo; encargado de proteger el núcleo.
• Dendritas: Reciben los estímulos y los transmiten hacia el soma celular.
• Axón: Transmite el estímulo hacia otras neuronas o células efectoras.
• Mielina: Sustancia que protege y aísla el axón, acelerando la transmisión.
• Nodo de Ranvier: Es la parte del axón que no está protegida por la mielina, permitiendo la conducción saltatoria.
• Terminación Axónica: Parte final del axón.
• Botones Sinápticos: Estructuras que liberan el estímulo (neurotransmisores) en la sinapsis.

Funciones de Relación

Son aquellas funciones que permiten a un ser vivo recibir la información del exterior o de su interior y responder a ella de la forma más adecuada para asegurar su supervivencia.

Estructura de un Nervio

Cada nervio está constituido por fascículos de axones o de fibras nerviosas e incluye, asimismo, vasos sanguíneos. Cada fibra nerviosa está revestida por tejido conectivo (endoneuro). Un fascículo de fibras se rodea de una capa de tejido conectivo un poco más gruesa (perineuro), y a todos ellos los envuelve una capa externa (epineuro).