Tema 11: Salud y fisiologa humanas

11.2 Msculos y movimiento11.2.1 Indique las funciones de los huesos, ligamentos, msculos, tendones y nervios en el movimiento del cuerpo humano.Msculos: La fuerza requerida para el movimiento es proporcionada por la contraccin de los msculos. Los msculos trabajan de a pares denominados msculos antagonistas: mientras uno se contrae el otro se relaja. Huesos: Los huesos constituyen las palancas del sistema seo. Amplan la fuerza o el movimiento de la contraccin muscular. Proporcionan sostn y proteccin a los rganos y tejidosArticulaciones: Los msculos se unen a los huesos por medio de los tendones. Los msculos se unen al hueso en el punto de origen y a otro hueso en el punto de insercin. Las articulaciones se ubican entre el punto de origen y el punto de insercin. Ligamentos: conectan los msculos entre s

Nervios: estimulan y coordinan la accin de los msculosSistema nervioso humano se divide en: Sistema nervioso central SNC- compuesto por el cerebro y la mdula espinal Sistema nervios perifrico constituido por neuronas motoras y sensitivas que se divide en: Sistema nervioso somtico o de control voluntario constituido por: Neuronas motoras que conectan el sistema nervioso central con los msculos esquelticos Neuronas sensoriales que conectan los rganos receptores con el sistema nervioso central Sistema nervioso autnomo constituido por: nervios que conectan el SNC con el msculo liso o cardiaco (solo en el corazn) de los rganos internos Nervios que conectan los receptores internos con el SNC

Estructura de una neurona motora observada con microscopio electrnico

Indica en el esquema las siguientes estructuras:

11

Cuerpo celular Ncleo Dendritas Direccin del impulso Axn

Vaina de Schwann Vaina de mielina Ndulo de Ranvier Axn Terminal

Una neurona posee un cuerpo celular del que parten extensiones llamadas dendritas. Las dendritas proporcionan una amplia superficie para establecer conexiones con otras neuronas. Las dendritas transmiten el impulso nervioso hacia el cuerpo celular. Un nico axn transmite el impulso nervioso desde el cuerpo celular hacia la siguiente neurona. El axn solo mide 10m de dimetro pero puede llegar hasta 4m de longitud en animales grandes. La mayora de las neuronas posee clulas acompaantes, llamadas clulas de Schwann, que envuelven a la membrana celular del axn formando una capa aislante gruesa llamada vaina de mielina. El impulso nervioso se transmite, desde el axn de una neurona presinptica a las dendritas de la neurona postsinptica a, travs de la sinapsis. Un nervio es un manejo de varios miles de axones. Los humanos presentan tres tipos de neuronas: neuronas sensoriales neuronas motoras interneuronas son generalmente ms pequeas y poseen numerosas interconexiones. Potencial de accin y potencial de reposo

Para comprender el funcionamiento del potencial de accin y del potencial de reposo, se considerar primero el modo de accin de una bomba de iones que se puede encontrar en la membrana celular:

Bomba de sodio-potasio regulada por la enzima ATPasa Esta bomba utiliza la energa del ATP (que se desdobla en ADP + Pi) para transportar simultneamente 3 iones de sodio del interior de la clula hacia el exterior y dos, iones de potasio desde el exterior de la clula hacia el interior. En la membrana celular existen canales especficos para el transporte de iones de sodio y potasio. Estos canales normalmente estn cerrados, pero an estando cerrados permiten el pasaje de iones de sodio y potasio por la diferencia en su gradiente de concentracin. La combinacin de la accin del Na, el K, la bomba ATPasa y de los canales de sodio y potasio ocasiona un balance inestable de iones de Na +y de K+ a ambos lados de la membrana celular. Esta diferencia de concentracin entre las cargas positivas dentro de la clula y las cargas positivas fuera de la clula origina una diferencia de potencial en todas las membranas celulares llamada potencial de membrana. El potencial de membrana siempre es negativo (menos positivo) en el interior de la clula que en el exterior (positivo).Potencial de reposo y potencial de accin Las membranas celulares de las clulas nerviosas y musculares se pueden excitar elctricamente porque pueden modificar su potencial de membrana, esta es la base del impulso nervioso. Los canales de sodio y potasio se pueden abrir o cerrar de acuerdo con el voltaje que exista a travs de la membrana. Esto se puede demostrar colocando un electrodo en el interior de la clula y otro en el exterior como se muestra en la figura. Los electroos estn conectados a un osciloscopio. La clula nerviosa es estimulada para generar un impulso nervioso y el osciloscopio registra el voltaje. El potencial de reposo de la membrana celular es de 70mV (dentro del axn), y se lo denomina potencial de reposo. Al aplicar un impulso nervioso, se invierte el potencial de membrana durante una milsima de segundo y a este potencial se lo denomina potencial de accin. RP: Potencial de reposo DP: DespolarizacinAP: Potencial de accin ReP: RepolarisacinRFP: Perodo refractario TH: UmbralEl potencial de accin tiene dos estadios: despolarizacin (DP) y repolarizacin(ReP)

Despolarizacin (DP) Los electrodos provocan un pequeo cambio en el potencial de membrana. Los canales de iones que son regulados por el voltaje, detectan este cambio y cuando el potencial alcanza 30mV(TH) los canales de sodio se abren. Al abrirse los canales de sodio, los iones de sodio ingresan a la clula haciendo que el interior de esta se vuelva ms electropositivo. Esta fase se denomina despolarizacin porque se invierten las cargas del interior de la clula con respecto a las del exterior.

Repolarizacin (ReP). El potencial de la membrana alcanza 0V. Los canales de potasio se abren permitiendo la salida de los iones de potasio. El interior vuelve a ser ms negativo. Dado que este proceso restablece la polaridad original, se lo designa repolarizacin.Cmo viaja el impulso nervioso a lo largo del axn? Una vez que ha comenzado el potencial de accin este se propaga automticamente a lo largo del axn. El cambio en el potencial de membrana es detectado por los canales que se abren por la presencia del voltaje cuando este es suficiente.

Etapas en el impulso nervioso:. Un potencial de accin en una parte de la neurona ocasiona un potencial de accin en la siguiente regin de la neurona. Esto se deba a la difusin de iones de entre la regin con potencial de accin y la zona con potencial de reposo. El desplazamiento de iones reduce el potencial de reposo. Si el potencial supera el umbral, se abran los canales dependientes del voltaje.. Al abrirse los canales para el sodio (Na+), este difunde hacia el interior de la neurona. debido al gradiente de concentracin. El potencial de membrana se revierte y esta se despolariza.. Se abren los canales de potasio (K+) y estos iones difunden hacia el exterior debido al gradiente de concentracin. La membrana se repolariza porque vuelve a ser relativamente menos positiva en el interior que en el exterior.. El transporte activo restablece las concentraciones de Na+ y K+: el sodio sale y el potasio ingresa.Transmisin sinptica El espacio y la comunicacin entre dos neuronas se denomina sinapsis. El potencial de accin no puede cruzar el espacio sinptico entre las neuronas y el impulso nervioso es llevado por compuestos qumicos denominados neurotransmisores. Estos neurotransmisores son sintetizadoss por la neurona presinptica y almacenados en vesculas en el extremo del axn. La neurona o clula postsinptica posee neuro-receptores en su membrana que reciben al neurotransmisor. Los neurotransmisores son detectados por los neuro-receptores y se abren los canales de la clula postsintica.

1. En el extremo de la neurona pre-sinptica estn presentes protenas canal que se abren2. con la presencia de calcio. Cuando el potencial de accin llega a la sinapsis, estos canales de calcio se abren y el calcio ingresa a la neurona pre-sinptica.3. Los iones de calcio determinan que las vesculas, que contienen a los neurotransmisores. 4. se fusionen con la membrana celular y liberen los neurotransmisores por exocitosis.5. Los neurotransmisores cruzan el espacio inter-sinptico.6. Los neurotransmisores se unen con los neuro-receptores de la membrana post-sinptica y determinan que los canales se abran. En la figura se observa que se abren los canales de sodio y este ingresa a la clula post-sinptica.7. La membrana post-sinptica se despolariza y se puede iniciar un potencial de accin.8. El neurotransmisor puede ser degradado por una enzima especfica. Los productos finales de la degradacin de los neurotransmisores pueden ser absorbidos por endocitosis por la neurona pre-sinptica y se pueden utilizar para fabricar nuevos neurotransmisores. De esta manera se evita que la sinapsis contine.

11.2.2 Rotule un diagrama de la articulacin del codo humano en el que se muestren el cartlago, el lquido sinovial, la cpsula articular, los nombres de los huesos y de los msculos antagonistas (bceps y trceps).

A. HmeroB. Membrana sinovial que baa la cpsula sinovial y proporciona lquido sinovial. C. Lquido sinovial que reduce la friccin y absorbe la presin. D. Radio y cbitoCBITO: Situado en la parte interna del antebrazo, el cbito es un hueso largo, par y no simtrico, ligeramente inclinado de abajo arriba y de fuera a dentro. RADIO: El radio es un hueso largo, par y no simtrico, situado por fuera del cbito, en la parte externa del antebrazo. E. Cartlago (rojo) tejido vivo que reduce la friccin en las articulacionesF. Ligamentos que conectan los huesos entre s.

11.2.3 Resuma las funciones de las estructuras de la articulacin del codo humano mencionadas en el punto 11.2.2.

1. El hmero forma el brazo y conecta el codo con la articulacin del hombro. Los dos tendones del bceps se originan en el hmero. 2. El bceps es el msculo flexor. Se contrae el doblar el brazo.3. La insercin del bceps sobre el radio en el antebrazo.4. La articulacin del codo es el punto de apoyo o pivote para el movimiento del brazo. 5. Cbito 6. El trceps es el msculo extensor. Su contraccin estira al brazo. 11.2.4 Compare los movimientos de las articulaciones de la cadera y de la rodilla.

RODILLA:

La articulacin de la rodilla es un ejemplo de articulacin en forma de bisagra. La articulacin es el punto de apoyo de la palanca. La palanca est representada por la tibia y el peron. El msculo cuadriceps ejerce la fuerza para elevar al brazo de la palanca. la fuerza para extender la rodilla la realiza el cuadriceps. La flexin de la rodilla es impulsada por los msculos posteriores del muslo. El movimiento de realiza en un solo plano

CADERA:

La rotacin se realiza en todos los planos alrededor de eje. El fmur es el brazo de la palanca.La articulacin de la cadera es el punto de apoyo.Los msculos del cuadriceps, los de la parte posterior del muslo y los del glteo proporcionan la fuerza necesaria para el movimiento.

Completa el siguiente cuadro:ArticulacinCaderaRodilla

Huesos en la articulacinPelvis/FmurTibia/Fmur

PalancaFmurTibia

Flexin/esfuerzoQuadricepsMsculos del glteoMsculos posteriores del musloMsculos posteriors del muslo

Extensin/esfuerzoQuadriceps

Planos sobre el que se realiza el movimiento360Un solo plano

11.2.5 Describa la estructura de las fibras del msculo estriado, incluyendo las miofibrillas con bandas claras y oscuras, las mitocondrias, el retculo sarcoplsmico, los ncleos y el sarcolema.11.2.6 Dibuje y rotule un diagrama de la estructura de un sarcmero junto con las lneas Z, los filamentos de actina, los filamentos de miosina con su cabeza y las bandas resultantes claras y oscuraEstructura del msculo esqueltico estriado:

(1) Tendn que conecta el msculo al hueso.

(2) El msculo est rodeado por una membrana que forma los tendones en los extremos.

Dentro del msculo (3) se encuentran numerosas fibras musculares (4) Las fibras musculares son multinucleadas. Dentro de cada fibra hay numerosas estructuras proteicas llamadas miofibrillas. Las miofibrillas estn formadas por dos tipos de filamentos de protenas llamadas actina y miosina.

Los filamentos de actina y miosina se superponen de modo que al observarlas con el micorscopio electrnico, se observan bandas. El esquema muestra la disposicin de los filamentos de miosina (ms gruesos) y de actina en una miofibrilla.Corte transversal de una miofibrilla:a) solo actina b) solo miosinac) seccin en la que la miosina est adherida para asegurar estabilidadd) actina y miosina superpuestas

11.2.7 Explique cmo se contrae el msculo esqueltico, incluyendo la liberacin de iones de calcio desde el retculo sarcoplsmico, la formacin de puentes cruzados, el deslizamiento de los filamentos de actina y miosina, y el uso de ATP para romper los puentes cruzados y recomponer las cabezas de miosina.Contraccin del msculo esqueltico

. . El potencial de accin llega a la neurona motora en la unin neuromuscular.. Esto determina la liberacin del neurotransmisor acetilcolina.. Se inicia un potencial de accin en la membrana celular del msculo.. El potencial de accin se transmite rpidamente a lo largo de la gran clula muscular.. El potencial de accin determina que las vesculas del retculo sarcoplasmtico liberen al calcio almacenado hacia las miofibrillas.. Los filamentos de miosina poseen extensiones laterales llamadas puentes cruzados.. Los puentes cruzados poseen una ATPasa que puede oxidar ATP liberando energa.. Los puentes cruzados de la miosina se pueden unir a las fibras de actina, paralelas a las de miosina.

Contraccin muscular debida a la formacin de los puentes cruzados

Cada sarcmero se acorta durante la contraccin muscular y es por esta razn que el msculos se acorta. Las bandas de miosina no se acortan. Los filamentos no se contraen. Los filamentos se desplazan unos obre otros.

Teora sobre el deslizamiento de los filamentos de actina

La energa es proporcionada por el ATP y liberada por la ATPasa. Esta energa modifica la forma de los puentes cruzados. 1. El puente cruzado de la miosina puede ahora unirse a la actina.2. Los filamentos de actina se deslizan. Esto es posible porque los puentes giran con la energa proporcionada por el ATP.3. Una nueva molcula de ATP se une a la miosina y el Puente cruzado se separa de la actina.4. El Puente cruzado vuelve a su posicin inicial.11.2.8 Analice micrografas electrnicas para determinar el estado de contraccin de las fibras musculares.Las fibras musculares pueden estar totalmente relajadas, ligeramente contradas, moderadamente contradas y totalmente contradas

Imgenes obtenidas con microscopio electrnico

Observar: Gran cantidad de mitocondrias Fibras - Retculo sarcoplasmtico22Qu causa un desarrollo de un potencial de reposo en una neurona? El transporte activo de los iones de sodio y potasio21Qu msculos se contraen para producir el paso del aire desde los pulmones a travs de los bronquiolos? Msculos intercostales internos y msculos de la pared abdominal23 Los niveles hormonales varan durante el ciclo menstrual de las mujeres. Cada hormona alcanza su nivel mximo en un momento diferente del ciclo. Cul es la secuencia en la que se alcanza el nivel mximo de las distintas hormonas, si el ciclo comienza al inicio de la menstruacin? FSH, estrgenos, LH, progesterona24En qu se diferencia la fertilizacin in vitro de la fertilizacin natural en los seres humanos? La fertilizacin in vitro tiene lugar fuera del cuerpo37Cul es una similitud entre ligamentos y tendones? Pueden resistir fuerza de tensin sin romperse38Dnde tiene la vasopresina (ADH, hormona antidiurtica) su principal efecto en el rin? Conducto colector

(b) Resuma el control del ritmo cardaco conforme el cuerpo pasa del estado de reposo al de ejercicio intenso.El msculo cardaco es miognico / marcapasos; aumento en CO2 detectado en la mdula del cerebro; impulso nervioso enviado al marcapasos; control simptico / parasimptico; modifica el ritmo cardaco; el ndulo sinoauricular (SA) inicia la contraccin de las aurculas; los impulsos (del ndulo SA) causan que el ndulo aurculoventricular (AV) contraiga los ventrculos; transmisin a travs de las fibras de Purkinje; aumenta la salida de sangre; cae el nivel de CO2(c) Explique cmo se contrae el msculo esqueltico. msculo (esqueltico) compuesto de miofibrillas; la unidad funcional es un sarcmero; visible como una serie de bandas claras y oscuras; fibras delgadas de actina; fibras gruesas de miosina; llegada de un potencial de accin; liberacin de Ca2+; del retculo sarcoplsmico; exposicin de los sitios de unin de las fibras de miosina; ATP usado para romper los puentes cruzados entre las fibras de actina y miosina; hidrlisis del ATP para recomponer las cabezas de miosina; causando el deslizamiento de las fibras de actina y miosina;1Deduzca, dando una razn, qu sucedi en los momentos sealados por las flechas.Pacientes alimentados / los niveles de glucosa en plasma sanguneo y de insulina en sangre comienzan a aumentar despus de ingerir el alimento2Indique la concentracin de glucosa en sangre ms baja en los pacientes con dieta normal.147 (1) mg 100 ml-13Compare la variacin, a lo largo de un perodo de 24 horas, de las concentraciones de glucosa e insulina en sangre en el grupo con dieta rica en fibra.Tanto los niveles de glucosa como los de insulina aumentan tras la comida / en determinados momentos del da; ambos presentan una cada a niveles mnimos a las 11:00 y a las 17:00, y casi lo mismo las concentraciones finales;4Evale el efecto de la dieta rica en fibra sobre la disminucin de los niveles de glucosa e insulina en sangre en los dos grupos.los niveles de insulina y glucosa en sangre parecen haber disminuido en el caso de los pacientes con una dieta rica en fibra; el descenso de la concentracin es ms acusado tras la comida matinal (desayuno) /a las 8 am, que tras la cena/a las 5 pm; menor fluctuacin en los niveles de insulina y de glucosa en los pacientes con dieta rica en fibra; el efecto de la dieta rica en fibra parece persistir incluso en las horas en las que no se ingiere ningn alimento / despus de la 1 am; el error estndar para la mayora de los puntos de datos no permite extraer una conclusin vlida;Enumere tres materias que son excretadas.celulosa / lignina / pigmentos biliares / bacterias / clulas intestinalesDescriba el proceso de la descomposicin de los eritrocitos y la hemoglobina en el hgado.ruptura de eritrocitos cuando llegan al final de su perodo de vida/tras 120 das; absorbidos por fagocitosis/clulas de Kupffer residentes en el hgado que proceden de la sangre; la hemoglobina se descompone en la globina y en los grupos hemo; el hierro se extrae del grupo hemo y resulta el pigmento biliar/bilirrubina; la bilirrubina es liberada al tracto digestivo; la digestin de la globina resulta en la produccin de aminocidos;Distinga entre el modo de accin de las hormonas esteroides y las hormonas proteicas.Hormonas proteicas no penetran en las clulas/no pasan a travs de la membrana plasmtica, se unen a receptores por fuera de las clulas; causan la liberacin de un mensajero secundario dentro de la clula.Hormonas esteroides: atraviesan la membrana plasmtica; forman complejos con los receptores citoplasmticos; pueden actuar como reguladores transcripcionales.25. Qu vaso sanguneo transporta sangre desoxigenada?

La arteria pulmonar 26. William Harvey descubri que la sangre fluye hacia fuera del corazn por las arterias y que regresa al mismo por las venas. Qu hiptesis podra desarrollarse en base a este descubrimiento?Los vasos sanguneos conectan las arterias con las venas.