Control y coordinación

El cuerpo posee dos sistemas de coordinación. El sistema endocrino 内分泌系统 envía hormonas 激素 químicas (como la ADH, el glucagón y la insulina) a través de la sangre. El sistema nervioso 神经系统 envía señales eléctricas rápidas a lo largo de las células nerviosas.

Una neurona 神经元 es una célula nerviosa. Existen tres tipos:

• Una neurona sensorial 感觉神经元 transporta impulsos desde un receptor hacia el cerebro o la médula espinal.
• Una neurona motora 运动神经元 transporta impulsos hacia un efector, como un músculo 肌肉.
• Las neuronas intermedias 中间神经元 conectan las neuronas sensoriales con las neuronas motoras.

Una neurona posee una fibra larga (el axón) a lo largo de la cual viaja el impulso.

Así es como se ven las neuronas reales en una sección teñida de tejido cerebral:

Una célula receptora sensorial 感受器 detecta un estímulo 刺激 e inicia un impulso en una neurona sensorial. Por ejemplo, una célula quimiorreceptora 化学感受器 en una papila gustativa 味蕾 detecta químicos en los alimentos, lo que desencadena un potencial de acción 动作电位 en la neurona sensorial.

El impulso es un cambio en el voltaje a través de la membrana de la neurona.

• Potencial de reposo 静息电位 — cuando no pasa ningún impulso, el interior es negativo en comparación con el exterior. Esto se mantiene mediante una bomba que move iones de sodio hacia afuera y iones de potasio hacia adentro, y porque la membrana es más permeable al potasio.
• Potencial de acción — un estímulo hace que se abran los canales de sodio, por lo que los iones de sodio entan rápidamente y el interior se vuelve brevemente positivo (despolarización). Luego se abren los canales de potasio, los iones de potasio salen, y el potencial de membrana 膜电位 vuelve a ser negativo (repolarización).
• Período refractario 不应期 — justo después de un potencial de acción, los canales de sodio no pueden abrirse nuevamente durante un breve tiempo. Esto restaura el potencial de reposo y establece un límite sobre la frecuencia con la que se pueden enviar impulsos.

Impulsos más rápidos: mielina

Algunas neuronas están envueltas en una vaina de mielina 髓鞘 grasa. El impulso no puede atravesar la vaina, por lo que salta de un espacio a otro. Este salto, llamado conducción saltatoria 跳跃式传导, hace que el impulso viaje mucho más rápido.

Una sinapsis 突触 es una tiny gap (pequeña separación) entre dos neuronas. Una sinapsis colinérgica 胆碱能突transmite la señal de la siguiente manera:

1. el impulso llega y provoca la entrada de iones de calcio 钙离子 en la primera neurona.
2. esto hace que las vesículas liberen un neurotransmisor 神经递质 llamado acetilcolina 乙酰胆碱.
3. la acetilcolina se difunde a través de la separación y se une a receptores en la siguiente neurona.
4. esto inicia un nuevo impulso en la siguiente neurona.

Una unión neuromuscular 神经肌肉接头 es similar a una sinapsis, pero entre una neurona motora y un músculo.

El músculo estriado 横纹肌 está formado por fibras largas. Cada fibra está dividida en unidades repetitivas llamadas sarcomeros 肌节. En su interior hay dos tipos de filamentos 肌丝: gruesos (miosina) y finos (actina). El sistema de túbulos T T小管 transporta el impulso profundamente dentro de la fibra, y el retículo sarcoplasmático 肌质网 almacena y libera iones de calcio.

El modelo de filamento deslizante 肌丝滑动模型 explica la contracción:

1. un impulso provoca que el retículo sarcoplasmático libere iones de calcio.
2. los iones de calcio se unen a la troponina 肌钙蛋白, lo que hace que la tropomiosina 原肌球蛋白 se mueva y descubra los sitios de unión en la actina.
3. las cabezas de miosina se unen a la actina y la tiran hacia adentro, utilizando energía del ATP.
4. los filamentos finos se deslizan sobre los gruesos, por lo que cada sarcomero se acorta y el músculo se contrae.

La trampa mosca

La trampa mosca 捕蝇草 tiene pelos diminutos en sus hojas tipo trampa. Cuando un insecto toca los pelos, se propaga una señal eléctrica rápida, las células pierden agua rápidamente y cambian de forma, y la trampa se cierra de golpe para atrapar al insecto.

Auxina y crecimiento

La auxina 生长素 es una hormona vegetal que hace que las células crezcan más largas (elongación 伸长 crecimiento). Lo logra haciendo que la célula bombee protones 质子 (iones de hidrógeno) hacia la pared celular 细胞壁. Esto acidifica 酸化 la pared, la afloja, para que la célula pueda estirarse a medida que entra agua.

Giberelina y germinación

La giberelina 赤霉素 controla la germinación 萌发 de semillas de cebada 大麦. Activa los genes que producen amilasa, la cual descompone el almidón almacenado en azúcares para alimentar a la plántula en crecimiento.

Ejemplo resuelto. Explique por qué un impulso nervioso atraviesa una sinapsis solo en una dirección, y por qué la mielinización acelera el impulso a lo largo de un axón. En una sinapsis, las vesículas 的 neurotransmisores se encuentran únicamente en la neurona presináptica, y los receptores solo en la membrana postsináptica — por lo que el transmisor solo puede cruzar en un sentido, lo que convierte a la sinapsis en una válvula de un solo sentido. A lo largo de un axón mielinizado, la vaina de mielina aisla la membrana, por lo que los iones solo pueden cruzar en los nodos de Ranvier; por tanto, el impulso salta de nodo a nodo (conducción saltatoria) en lugar de despolarizar cada parte de la membrana sucesivamente, lo cual es mucho más rápido y consume menos ATP. Localice la estructura responsable de cada efecto: las vesículas y los receptores determinan la dirección, mientras que el aislamiento y los nodos determinan la velocidad.

• Explique el potencial de reposo (bomba Na+/K+; interior más negativo) y luego el potencial de acción (despolarización → repolarización) como fenómenos de todo-o-nada.
• La conducción saltatoria (mielina, nodos de Ranvier) acelera el impulso; el período refractario lo hace unidireccional y discreto.
• Describa la sinapsis en orden: entra Ca2+ → fusión de vesículas → neurotransmisor → receptores → nuevo impulso.
• La contracción muscular sigue el modelo de filamento deslizante (actina, miosina, ATP, Ca2+).