psicobiologia

Pablo Morales Arellano

Universidad Complutense de Madrid

2012/2013Psicobiología

Psicobiología 2012/2013

Índice

Tema 1: Concepto de psicobiología 2-6

Tema 2: Método y técnicas de psicobiología 6-8

Tema 3: Genética molecular 8-19

Tema 4: Expresión genética y epigenética 20-22

Tema 5: Genética del comportamiento humano 22-24

Tema 6: Concepto de evolución y teorías evolutivas 25-28

Tema 7: Mecanismos de la evolución y especiación 28-30

Tema 8: Evolución de los hominidos, filogenia y 30-33

evolución humana

Tema 9: Biología celular del sistema nervioso 33-37

Tema 10: Fundamentos de la excitabilidad neuronal 38-42

Tema 11: Transmisión sináptica 42-44

Tema 12: Transmisores químicos 45-48

Tema 13: Introducción a la etología 48-49

Pablo Morales Arellano Página 1


Bloque 1: concepto y método de la psicobiología

Tema 1: concepto de psicobiología

1. Introducción

La psicobiología es la ciencia que estudia la conducta de los organismos desde una perspectiva biológica, es decir, estudia la intersección entre biología y psicología. Para la psicobiología la conducta es consecuencia de la actividad integrada del sistema nervioso y el sistema endocrino, que permite al organismo relacionarse de forma activa y adaptativa.

La psicobiología surge a lo largo de la segunda mitad del pasado s. XX como resultado de la integración de los conocimientos aportados desde la Psicología científica en el estudio del comportamiento y los procedentes de la Biología en el campo de la Evolución, la genética, la etología y la neurociencia. Estudia la conducta humana, entendida ésta como un proceso biológico que nos permite una interacción activa y adaptativa con el medio ambiente en el que vivimos. Para ello persigue poner de manifiesto qué estructuras del sistema nervioso son responsables de la conducta, qué procesos la ponen en marcha, cómo se regula, qué finalidad tiene y cómo se ha ido modelando a lo largo de la evolución.

En Psicobiología se estudia la relación de las conductas con la psicología. Ej: las reacciones del cuerpo como taquicardia, sudoración, nerviosismo… por algún problema psicológico como una fobia. Se estudia la conducta con diferentes aparatos (electro-oculograma, electro-cardiograma…) El objetivo es entender la conducta y experiencia de los sujetos desde la base biológica. Relaciona la conducta con los órganos y sus movimientos, estudia la intersección entre psicología y biología.

2. Evolución de los estudios de la conducta.

Concepto dualista y monista

El concepto de dualismo defendía la existencia de doble naturaleza en el hombre (la mente no tenía materia, es como un alma; diferente al cuerpo, que está formada por materia). Mientras que el monismo defendía que todo el universo se componía de materia y energía. La mente venía a ser un fenómeno derivado del funcionamiento del S.N. del organismo. Los psicólogos fisiológicos adaptan una postura empírica y monista al estudiar al Ser Humano. Los principales pensadores de esta concepción dualista y monista fueron:

Aristóteles : estudió y pensó que el corazón tiene todas las capacidades mentales. Pensaba que el cerebro servía para disminuir la temperatura de la sangre, que era como un refrigerador.

Hipócrates : en contra de Aristóteles y decía que la sede del pensamiento y las emociones estaba en el cerebro. Herófilo : medico, padre de la anatomía, trabajaba diseccionando cadáveres.



Galeno : pensaba que la idea de Aristóteles era absurda puesto si fuera así la naturaleza no hubiera puesto tan lejos el corazón del cerebro. Tambien disecciona y resalta la importancia del cerebro sobre la conducta.

S.XV

Leonardo Da Vinci: le gustaba sobretodo la anatomía (nos dejó muchos dibujos de anatomía) y estudió la misma. Dibujo toda una serie de cavidades huecas en el cerebro, que ha dia de hoy sabemos que son los ventriculos.

S. XVII

Descartes: dualista, racionalista, filósofo y matemático. Modelo de funcionamiento del cuerpo humano como una maquina. Observo dos tipos de movimientos voluntarios e involuntarios (reflejos). Pensaba que entre la mente humana y el lugar físico donde alojaba la mente (cerebro) había un nexo de unión.

Galvanni: fisiólogo. Descubrió que la estimulación eléctrica de un nervio, generaba una contracción del musculo al que esta unido. Hizo pruebas con animales muertos (ranas) y estimulándolo con electricidad se movía, aún si no estaba unido al cuerpo alguna parte del animal.

S. XIX.

Müller: doctrina de las energías nerviosas específicas. Todas las fibras nerviosas llevan el mismo tipo de mensaje, lo que cambia es la zona que lo capta y la zona donde se envia para ser procesada .Descubre la transducción de información a electricidad. Aunque los mensajes son electricidad siempre hay una vía para cada tipo de información. Ej: la visión. Recoge imágenes desde los ojos, se envían señales eléctricas entre neuronas y al final éstas lo transforman en la imagen que vemos. Igual con los sonidos, el tacto… en la corteza cerebral se archivan múltiples datos de lo que son las cosas, como huelen, los sonidos…para no tener que hacer investigación de los mismo cada vez que vemos un objeto, oímos un ruido…

Flourens: investigacion de la funcion que tienes distintas partes del encefalo, ablacion.

Pol Broca: cirujano que comparaba los problemas de fallecidos en las autópsias. Un paciente importante fue “tan”. Descubrió un área en la corteza cerebral llamada área motora del lenguaje de broca (lobulo frontal izq). Cuando se lesiona esta área en el hemisferio izquierdo en 96%(hemisferio izquierdo dominate para el lenguaje) de la población se produce la afasia de broca. Esa misma lesión en el hemisferio derecho no implica nada. Es cuando el paciente no encuentra la palabra que quiere. El área de broca es aquella encargada de decir las palabras que queremos decir. El área de Wernicke es el que se encarga de pensar las palabras. Son dos áreas relacionadas por lo que no hay sólo lesión de broca o sólo lesión de Wernicke en puro estado.

S.XX

Pavlov: descubrió que no solo un estímulo genera una respuesta sino que puede un mismo estímulo generar varias (perro que saliva cuando oye campanilla de la comida) EC-RC.

Santiago Ramón y Cajal: era dibujante. Descubrió que las neuronas pasan información de una a otra sin contacto físico. Recibió Premio Nobel por sus investigaciones.



Darwin: elaboro su famosa teoría de la evolución.

3. Paradigma estímulo-coducta

Se han ido formando nuevas disciplinas debido a que la conducta ha sido estudiada por varias disciplinas a lo largo de la historia y luego las mismas se han ido uniendo. La neurociencia es la disciplina que tiene como objetivo el estudio del sistema nervioso y las disciplinas que entran dentro de la neurociencia son:

Neuroanatomía : estudia las estructuras del sistema nervioso

Neurofisiología : estudia las funciones y actividad del sistema nervioso

Neuroendocrinología : estudia la interacción entre sistema nervioso y sistema endocrino

Neuropatología : estudia los trastornos del sistema nervioso

Neurofarmacología : estudia los efectos de fármacos sobre la actividad nerviosa.

En la psicobiología el objetivo es la relación de biología y psicología, es decir, determinar la intersección entre ambas disciplinas. Las disciplinas dentro de la psicobiología:

Psicología fisiológica : estudia mecanismos neurológicos (mecanismos por los que los estímulos se presentan e integran el SN para, dado el caso, emitir una respuesta) del comportamiento mediante la manipulación directa del encéfalo con experimentos controlados. Utiliza animales para investigar. (estudia las bases biológicas del comportamiento, intentando explicar los cambios en el organismo durante el desarrollo de una conducta, una vez que ha sido manipulado el SN)

Psicofisiología : estudia la relación entre la actividad fisiológica y procesos psicológicos en seres humanos. Utilizan seres humanos para investigar con técnicas no evasivas (electrocardiograma, electroencefalograma…) nos permite conocer variables pero no actúa sobre el S. Nervioso. (estudia las constantes o cómo actúa el organismo frente determinados estímulos o sensaciones del cuerpo (fobia, alegría…)

Psicofarmacología : estudia la manipulación de la actividad nerviosa y del comportamiento mediante fármacos (como actúa el sistema cognitivo mediante fármacos). Se aplica primero en animales.

Psicoendocrinología : estudia los mecanismos por los que las hormonas afectan a la conducta y a los procesos psicológicos y cómo éstos a su vez pueden influir en la liberación y funcionamiento de hormonas.

Neuropsicología : estudio los efectos que una lesión o daño, sobre el SN, causa sobre los procesos psicológicos, emocionales del comportamiento. El cerebro del SH tiene capacidad de reestructurarse cuando se lesiona

Neurociencia cognitiva : estudia las bases neuronales de la cognición (procesos intelectuales como pensamiento, aprendizaje, memoria, atención…) no técnica invasiva ya que se utilizan sujetos humanos



(técnicas de neuroimagen = TAC (escáner), TEP, RM (Resonancia magnética) Se pregunta cómo los estados psicológicos y cognitivos son producidos por el sistema neural.

Psicología comparada : compara el comportamiento de distintas especies (genética, evolución, adaptación..) utiliza estudios de etología

4. Estudiosos del comportamiento:1.1. Wundt : finales del XIX y principios del XX. Médico alemán. Publicó “principios de psicología fisiológica” defiende

la utilización de métodos fisiológicos para estudiar la conducta y problemas de psicología, y hacer con ello de la psicología una ciencia más, pero como utiliza el método de la introspección, y este método se aleja de la ciencia, no surge como tal hasta que surge el conductismo.

1.2. Conductismo : su objeto de estudio es la conducta objetivamente, que se puede percibir a través de los sentidos. Es un hecho positivo, objetivo, perceptible por los sentidos, verificable y susceptible de ser cuantificado.

1.3. Watson : introduce el conductismo. Mediados del s. XX. Propone paradigma “estímulo-respuesta”. Establecía un planteamiento en el cual definía la conducta como resultado del esfuerzo, cultura y educación, siendo los únicos determinantes del comportamiento humano. Este planteamiento reduce al mínimo la influencia biológica. Sin embargo, los hechos científicos ponen de manifiesto lo erróneo de su planteamiento

1.4. Woodworth : propone el paradigma “estímulo-organismo-respuesta” Es muy importante saber sobre qué organismo se aplica el estímulo, puesto dependerá la respuesta. Este paradigma es en el que se encuadra la psicobiología.

1.5. Skinner : determino que la respuesta emitida por un organismo es la unidad más simple de análisis.

Después de estos pensadores, se empieza a definir la conducta como la acción que podemos observar en un ser vivo ante un estímulo que le afecta para su mejor adaptación al entorno. La conducta es un conjunto de manifestaciones, públicamente observables, reguladas por nuestro sistema endocrino. Mediante este conjunto de manifestaciones, un organismo entendido como un todo, en respuesta a un estímulo externo o interno, se relaciona activamente con el medio en el que vive (adaptación). La mente está ineludiblemente ligada al organismo, es un producto de su actividad neural, consecuencia de la acción de la selección natural y, por tanto, dependiente enteramente del sustrato biológico que la genera (los procesos mentales son procesos neurales que regulan el comportamiento). En relación con la conducta, podemos decir que es una propiedad biológica que ha sido modificada por la selecciónnatural y es reflejo de la evolución (E-0-R forma el complejo adaptativo). Las características de este complejo adaptativo varían entre las especies, y en menor medida, de unos individuos a otros, por lo que hablamos de:

Filogenético : hace referencia a la historia evolutiva de una especie. Representados por el conjunto de los datos genéticos de la especia que se estudia. Ese compendio genético que recoge, recoge también los logros adaptativos de la especie. Las especies van incorporando genes que ayudan a la mejor adaptación, es decir, recogen los logros adaptativos de sus predecesores que han resultado ventajosos para la supervivencia de la especie a lo largo de su devenir y que se plasman en las características de las estructuras y órganos receptores, de los sistemas que integran la señal estimular y del sistema motor encargado de emitir la respuesta.



Ontogenético : hace referencia a la historia del desarrollo de un ser desde el momento de su concepción. Los miembros de una especie no son idénticos, tienen características que les permitan formar parte de esa especie (excepto gemelos homocigotos). Indica que si la filogenia marca un patrón general que identifica a los individuos como pertenecientes a una especie o a otra, dentro de cada especie sus miembros no son idénticos. Las diferencias (por ejemplo, que no todo el mundo percibe el sabor del queso como placentero) son motivadas por la dotación génica particular de cada individuo y las interacciones que se producen entre ese genotipo y el ambiente a lo largo de la vida (ontogenia)

5. Epigenética

Conjunto de factores ambientales que actúan modulando la expresión de nuestro genotipo. Relación entre la conducta y la genética. Esto explica porque en personas con mismos genes, se expresan o no unos u otros genes, dependiendo de los factores ambientales. Las causas genéticas no son las únicas que actúan en el comportamiento de un individuo, sino que es muy importante también la influencia de factores ambientales.

Tema 2: método y técnicas de la psicobiología

1. Métodos de la psicobiología

La Psicobiología es una ciencia empírica y comparte la visión científica del mundo, el método científico y los objetivos generales de la ciencia. El objetivo de cualquier ciencia es explicar los fenómenos que estudia. El enfoque científico de la psicobiología proporciona una compresión de la conducta en términos fisicalistas, como resultado de la actividad del sistema nerviosos, dejando fuera de su estudio aquellos conocimientos psicológicos que no son sistemáticos, porque utilizan el método científico, el cual consta de unas etapas:

1.1. Observación : búsqueda de información, siguiendo un orden conceptual. Recoge la información suministrada por la experiencia. Ante todo se debe llevar a cabo la búsqueda de un problema e información sobre el mismo. Consiste en la búsqueda de juicio siguiendo un orden conceptual, esta información la puede proporcionar la propia experiencia.

1.2. Formulación de hipótesis : son conjeturas que el científico propone para dar cuenta de los hechos observados. Debe ser verosímil, guardar alguna relación con conocimientos previos alcanzados por la ciencia y ser susceptible de comprobación empírica

1.3. La contrastación empírica de las hipótesis : se realiza a través de los enunciados deducidos a partir de las hipótesis. La hipótesis no es sometida a contrastación empírica, lo que se contrasta son casos concretos deducidos a partir de la hipótesis. A medida que aumenta el número de casos favorables de la contrastación, mayor será el apoyo empírico con que cuenta la hipótesis y aumenta su grado de verosimilitud o de probabilidad. Las ciencias empíricas no proporcionan un conocimiento en términos absolutos como las formales como las matemáticas, sino en términos relativos de probabilidad. La comprobación de una hipótesis involucrar la experiencia, pero no son necesariamente experimentales. Para probar empíricamente las hipótesis, el investigador puede optar por la observación o experimentación. La psicobiología, para explicar la conducta humana a través del funcionamiento del sistema nervioso y del organismo en general, utiliza contrastaciones experimentales. Se utilizan para la modificación de contrastación derivada de la hipótesis para la comprobación de la misma:



1.3.1 La intervención conductual : la conducta actúa como variable independiente y el organismo como variable dependiente (se manipula el ambiente para ver el efecto en el organismo)

1.3.2 Intervención somática : la conducta es la variable dependiente siendo el organismo la independiente (alteración sobre el organismo para ver sus efectos sobre la conducta)

1.3.2 Contrastación observacional : cuando no existe posibilidad de utilizar una contrastación experimental, solo registra variaciones de la hipótesis.

1.4. El establecimiento de la ley o leyes científicas : son las conclusiones a las que permite llegar el método científico. Esta conclusión es lo que constituye la ley científica, que supone relacionar los datos obtenidos en la contrastación con la hipótesis planteada, permitiendo explicar las relaciones que se dan entre los hechos observados.

1.5. Elaboración de una teoría : una serie de leyes pueden agruparse para explicar fenómenos completamente diversos, permitiendo una compresión unificada de los mismos, de carácter más general que descrito por cada una de esas leyes.

2. Técnicas de la psicobiología

Desde el campo de la psicobiologia empleamos distintas técnicas pertenecientes a otras disciplinas, como puede ser un electrocardiograma. Existen distintos tipos de técnicas como por ejemplo las técnicas neuroanatomicas, las técnicas de registro, las técnicas de lesiones, las técnicas de estimulación y las técnicas de neuroimagen.

Técnicas neuroanatómicas : existen técnicas microscópicas y macroscópicas. Las técnicas macroscópicas se emplean en la docencia y las microscópicas emplean métodos histológicos. A los órganos a examinar se les inyecta el denominado líquido de perfusión que permite que no se produzca la putrefacción del órgano, otra técnica de conservación consiste en la congelación del órgano. También cabe destacar la inclusión en parafina, esta se derrite y en ella se introduce el órgano; una vez solidificada la parafina el órgano queda conservado. Cuando el órgano esta conservado de esta manera se emplea un micrótomo para cortar el órgano, una vez cortada la parte a examinar se pone sobre un porta objetos y antes de observar la muestra ha de ser teñida para que podamos verla al microscopio. Si el órgano está con congelado se emplea un criostato. Estos procesos emplean la microscopia óptica q nos permite ver células, la microscopía electrónica nos permite ver las partes de las células.

Técnicas de lesiones : Consiste en lesionar partes del encéfalo a propósito para comprobar los efectos de esta lesión sobre la conducta. Se emplea la estereotaxia, una técnica que nos permite introducir un ácido o una corriente eléctrica en una determinada zona, lo que provoca la lesión deseada. Para que las podamos aplicar esta técnica hemos de tener muy claro que zona debemos lesionar, pues si lesionamos una zona que no es la elegida los resultados no servirán.

Técnicas de registro : lo que se registra es la actividad eléctrica espontanea, la técnica mas importante de esta ámbito es el encefalograma, esto permite registrar la actividad eléctrica espontanea y global de las células corticales que resulta de las actividades unitarias sincrónicas. Puedo servirnos para hacer un estudio del sueño o para diagnosticar ciertas patologías. Durante las actividades cerebrales se registran diferentes tipos de ondas, las más características son las ondas beta que se registran cuando estamos activos y las ondas alpha que se registran en estados de relajación. Dentro de estas técnicas se incluyen muchas otras, como pueden ser distintos tipos de electros (electrooculograma, electrocardiograma…..). Pero también pueden hacerse registros



de actividad no espontánea, es decir, registramos la actividad que se produce al aplicar nosotros un estímulo, este tipo de registros se denominan de potencial evocado y son muy usados en psicobiológia.

Estimulación cerebral : podemos hacerla mediante microelectrodos o electrodos implantados. Los microelectrodos quiere decir que estamos trabajando a nivel microscópico, pus estos aparatos se emplean para trabajar a nivel celular; suelen ser de vidrio. Pueden trabajar intracelularmente o extracelularmente. Los electrodos implantados se encuentran implantados a nivel cerebral en animales de laboratorio, nos permite medir respuestas espontaneas de la actividad cerebral en todo momento.

Técnicas químicas : destacan los métodos inmunocitoquímicos, que se aprovechan de las reacciones inmunitarias del organismo, de su producción de anticuerpos y de la presencia de antígenos. Ambos son tipos de proteínas, los anticuerpos se encargan de marcar los antígenos para que los linfocitos los digieran.

Técnicas de neuroimagen : nos permiten estudiar el cerebro vivo, aparecieron a mediados del siglo pasado, son de enorme utilidad para hacer diagnósticos. Incluyen técnicas tomográficas que nos dan representaciones de las imágenes del cerebro, destaca el T.A.C. ( tomografía axial computerizada). Hay una zona del tac q bombardea el cerebro con rayos x, estos son recibidos x receptores especiales en el otro extremo, a continuación un ordenador monitoriza y monta la imagen. La resonancia magnética aplica campos magnéticos que funcionan de manera parecida al T.A.C., solo que con ondas magnéticas en vez de rallos x. La tomografía por emisión de positrones, al igual que un T.A.C. utiliza rayos x.

Bloque 2: genética y comportamiento

Tema 3: genética molecular

1. Genética básica

La genética es una ciencia que se ocupa de la transmisión de los caracteres hereditarios y de las leyes que rigen la transmisión y naturaleza química de todo material hereditario (estudia los caracteres morfológicos y fisiológicos que se transmiten). La genética estudia las células en las cuales está el material genético.

A cada uno de los pequeños cuerpos en forma de bastoncillos en que se organiza la cromatina del núcleo celular durante las divisiones celulares (mitosis y meiosis) se le llama cromosoma. En las células eucariotas y en las arqueobacterias (a diferencia que en las células procariotas), el ADN siempre se encontrará en forma de cromatina, es decir asociado fuertemente a unas proteínas denominadas histonas. Este material se encuentra en el núcleo de las células eucariotas y se visualiza como una maraña de hilos delgados. Cuando el núcleo celular comienza el proceso de división (cariocinesis), esa maraña de hilos inicia un fenómeno de condensación progresivo que finaliza en la formación de entidades discretas e independientes: los cromosomas. Por lo tanto, cromatina y cromosoma son dos aspectos morfológicamente distintos de una misma entidad celular.



Diagrama de un cromosoma eucarióticoduplicado y condensado (en metafasemitótica). (1) Cromátida, cada una de las partes idénticas de un cromosoma luego de la duplicación del ADN. (2)Centrómero, el lugar del cromosoma en el cual ambas cromátidas se tocan. (3) Brazo corto. (4) Brazo largo.

2. Niveles de organización

Vamos a hablar de los niveles de organización de los seres vivos, desde los más inferiores hasta los superiores.

1. Nivel atómico y subatómico: son los constituyentes mas pequeños de la materia, la mantienen unida y le dan sus propiedades. Los enlaces atómicos son los que los mantienen unidos los átomos, es importante el enlace peptídico que es el que mantiene unidas las proteínas. La materia está formada por elementos químicos (H, C, S, Fe…) que no se pueden descomponer en otros. Para la vida aproximadamente unos 30 elementos químicos son esenciales para la vida, los mas importantes son el C, H, N y O. Además de estos hay otros que aparecen en menor proporción pero que también son esenciales para determinados procesos. Por ultimo hay un tercer grupo de elementos químicos indispensables denominados oligoelementos como el Fe o el I.

2. Nivel molecular: incluye las moléculas que resultan del enlace de distintos átomos. Las moléculas que forman los seres vivos se dividen en dos grupos: las inorgánicas, son las que están presentes en la materia viva y en la inerte como por ejemplo el agua o las sales minerales y las moléculas orgánicas son las que constituyen la materia viva, destacan los principios activos inmediatos: los glúcidos, lípidos, proteínas y los ácidos nucleicos. Las proteínas son las moléculas orgánicas mas importantes que podemos encontrar en el interior celular, so importantísimas para la estructura celular y funcionalmente son los instrumentos moleculares mediante los cuales se expresa la información genética. Teniendo cada especie sus propias proteínas características, las proteínas están formadas por cadenas de otros elementos mas pequeños denominados aminoácidos, aunque solo existen 20 tipos distintos de aminoácidos, aunque estudios recientes incluyen 3 más. Las proteínas de acuerdo a su composición se pueden dividir en proteínas simples, aquellas que al desdoblarse por hidrolisis se obtienen aminoácidos mientras que las proteínas conjugadas al desdoblarse dan lugar a aminoácidos y un grupo postretico, por ejemplo las lipoproteínas, las glucoproteinas o las nucleoproteínas. Las cadenas de aminoácidos reciben el nombre de polipeptidos, el enlace peptídico da como resultado una molécula de agua. Una segunda clasificación que atiende a su función las divide en fibrosas: insolubles en agua y que están ordenadas en paralelo, hay distintos tipos perolas mas importantes son las proteínas colágenas, que forman parte del tejido conectivo así como de los cartílagos y huesos, otro tipo serian las elastinas que forman parte constituyente de



las proteínas elásticas que constituyen los tendones o los vasos sanguíneos, por ultimo también destacan las queratinas que forman parte de las uñas o el pelo, las actinas-miosinas es un grupo proteico responsable de la contracción de los músculos. Por otra parte las proteínas globulares son cadenas largas de polipeptidos que están plegados sobre si mismos de forma que adquieren una configuración esférica o globular, destacan en este grupo las enzimas, como por ejemplo las hormonas o los anticuerpos. Las enzimas en realidad son catalizadores, que permiten que una reacción tenga lugar o que se produzca más rápidamente. Los Niveles de organización de las proteínas, la secuencia lineal de las proteínas recibe el nombre de estructura primaria. La estructura secundaria es un nivel mas complejo en el que se han establecido enlaces en las cadenas lineales, provocando que la estructura se repliegue. En la estructura secundaria se da una mayor complejidad en la estructura de la proteína. Las estructuras secundarias destacan por estar compuestas por varias cadenas polipeptidicas, dando lugar a proteínas globulares complejas como por ejemplo la hemoglobina.

3. Nivel celular: dentro de este nivel se incluyen las células que pueden constituir un organismos así como los organismos unicelulares

4. Nivel de tejido: conjuntos de células especializadas en una función concreta y que tienen un origen común, tejido muscular, cardiaco….

5. Nivel de órgano: un órgano esta formado por diferentes tejidos que se agrupan para realizar la misma función, estomago, riñones….

6. Nivel de sistema: conjunto de órganos que actúan en conjunto para realizar una función concreta, también se les puede dar el nombre de aparatos, aunque siendo este ultimo un poco mas complejo estando formado por varios sistemas (aparato locomotor) ,Por ejemplo el aparato respiratorio o el circulatorio.

7. Nivel de organismo: es un ser vivo en todo su conjunto

3. Herencia de los caracteres

Cuando se examinan con detalle durante la mitosis, se observa que los cromosomas presentan una forma y un tamaño característicos. Cada cromosoma tiene una región condensada o constreñida, llamada centrómero, que confiere la apariencia general de cada cromosoma y que permite clasificarlos según la posición del centrómero a lo largo del cromosoma. Otra observación que se puede realizar es que el número de cromosomas de los individuos de la misma especie es constante. Esta cantidad de cromosomas se denomina número diploide y se simboliza como n, en el caso de la especie humana al igual que el resto de organismos diploides es 2n. Cuando se examina la longitud de tales cromosomas y la situación del centrómero surge el segundo rasgo general: para cada cromosoma con una longitud y una posición del centrómero determinada existe otro cromosoma con rasgos idénticos, o sea, casi todos los cromosomas se encuentran formando parejas. Los miembros de cada par se denominan cromosomas homólogos, esto ocurre en organismos diploides.



Mapa citogenético o cariograma de una niña antes de nacer, resultado de una amniocentesis.

En la figura de arriba se presentan todos los cromosomas mitóticos de una niña, ordenados por parejas de homólogos y por su longitud, lo que se denomina cariotipo. Puede observarse que en ese cariotipo hay 46 cromosomas (o sea, 2n=46) que es el número cromosómico de la especie humana. Se puede advertir que cada cromosoma tiene una estructura doble, con dos cromátidas hermanas que están paralelas entre sí y unidas por un único centrómero. Durante la mitosis las cromátidas hermanas, que son idénticas, se separan una de otra hacia dos nuevas células.

Las parejas de cromosomas homólogos que se observan en la imagen tienen, además, una semejanza genética fundamental: presentan los mismos genes situados en los mismos lugares a lo largo del cromosoma (tales lugares se denominan locus o loci en plural). Esto indica que cada miembro del par de homólogos lleva información genética para las mismas características del organismo. En organismos con reproducción sexual, uno de los miembros del par de cromosomas homólogos proviene de la madre (a través del óvulo) y el otro del padre (a través del espermatozoide). Por ello, y como consecuencia de la herencia biparental, cada organismo diploide tiene dos copias de cada uno de los genes, cada una ubicada en uno de los cromosomas homólogos.

Una excepción importante en el concepto de parejas de cromosomas homólogos es que en muchas especies los miembros de una pareja, los cromosomas que determinan el sexo o cromosomas sexuales, no tienen usualmente el mismo tamaño, igual situación del centrómero, la misma proporción entre los brazos o, incluso, los mismos loci. En la imagen puede observarse, por ejemplo, que el cromosoma Y (que determina el sexo masculino en humanos) es de menor tamaño y carece de la mayoría de los loci que se encuentran en el cromosoma X. El material genético se almacena en el núcleo y de acuerdo a esto las células pueden ser:

Eucarióticas. Aquéllas células que tienen perfectamente delimitado el núcleo a través de una membrana y en él se encuentran el material genético (cromosomas) el citoplasma. Casi todas las células eucarióticas son diploides.

Procarióticas. Aquellas células que no tienen un núcleo delimitado por una membrana.

Los cromosomas se definen como las unidades complejas de la herencia. Están constituidos por los genes que son las unidades de material hereditario capaz y suficiente por sí mismo de producir un carácter somático o bioquímico. Es la unidad hereditaria la que se transmite de una generación a la siguiente determinando un carácter. Están ordenados de



forma lineal sobre los cromosomas ocupando un determinado lugar. Al conjunto de todos los cromosomas de una célula se le llama cariotipo. Las principales partes de un cromosoma son:

Locus. Lugar físico o geométrico que ocupa un gen en un cromosoma.

Alelo. Diversas formas alternativas en las que se puede presentar un gen y difieren unas de otras en estructuras bioquímicas mínimas. Los cormosomas en el S.H. se asocian por pares (son 23 pares, el último determian el sexo)

Cuando hablamos de genética también hemos de tener en cuenta dos términos de suma importancia relacionados con la expresión genética:

Genotipo: conjunto de genes de un ser vivo. Está vinculado con la constitución genética en relación a un carácter, pero externamente no se manifiesta. Los genotipos pueden ser de dos tipos:

Homocigotico o raza pura: un rasgo es homocigótico cuando los alelos que ocupan un determinado locus son iguales.

Heterocigótico: un rasgo es heterocigótico cuando los alelos que ocupan un determinado locus son distintos.

Fenotipo: expresión física del genotipo (dotación genética) es decir, conjunto de rasgos físicos, psíquicos, somáticos…o expresión física de los genes.

La especie humana consta de 46 cromosomas (23 pares) se presentan por parejas de homólogos y todas tienen estos 23 pares excepto las células sexuales (gametos) que son óvulos en las mujeres y espermatozoides en hombres. Ambos codifican la misma información relacionado con el sexo.



Los dos juegos de cromosomas de las células diploides están formados por parejas que tienen el mismo aspecto, pero en muchas especies, como en la nuestra, hay excepciones a esta regla, que se debe a los cromosomas sexuales. Llamamos autosomas a los 22 pares de cromosomas de este tipo y se le llamará gonosoma al par de cromosoma sexual. Al sexo femenino se le denomina sexo homogamético (contienen el mismo cromosoma sexual X) y los varones pueden formar gametos que contienen el cromosoma X y otro Y, se le llama heterogamético. Existen dos grandes grupos de enfermedades genéticas:

Autosomopatías: nos referiremos a las alteraciones en algún par cromosómico del 1 al 22. Ej. Síndrome de DOW (alteración en el cromosoma 21, con uno de más. Es una trisomía. Si faltara uno hablaríamos de una monotosomía)

Gonosomopatías o cromosomas gonosomáticos: son las alteraciones que afectan al par de gonosomas o cromosomas sexuales

Todas las células en SH son células diploides (en las células diploides hay dos locus para un mismo gen, es decir, la información genética está repetida dos veces) excepto las sexuales (gametos) que son células haploides (presentan un locus para un gen)

4. Reproducción celular

A parte de que las células están constituidos por cromosomas, cabe destacar que están formados por una doble hélice. Cada segmento de ADN es un gen. La mayoría de las células eucariotas tienen dos juegos de cromosomas, es decir, los cromosomas se encuentran en parejas. A las células con esta característica se le llama diploide; y a los miembros de un mismo par cromosómico se les llama cromosomas homólogos. Por su parte, las células que presentan un solo par de cromosomas reciben el nombre de haploides. Existen dos tipos de reproducción celular en células diploides:

Mitosis: consiste en la división de una célula en dos “células hijas”. Se trata de un proceso elemental que realizan todas las células. Se divide en 4 fases: profase, metafase, anafase y telofase.



Meiosis. Proceso de formación de células sexuales. Es el proceso por el cual las células situadas en las gónadas da lugar a los gametos (unión de dos células procedentes de dos individuos de distinto sexo) a partir de la meiosis. Como hemos visto en la mitosis, el resto de células se dividen para formar dos células semejantes por otro tipo de división celular llamado mitosis, la cual se lleva a cabo durante la formación y mantenimiento de los tejidos de un organismo pluricelular.

La meiosis se lleva a cabo en dos etapas. La primera consiste en dividir la célula (2n) de tal forma que cada célula hija reciba un único y completo juego de cromosomas de la célula madre, es decir, pase a ser haploide (n) Cada célula hija recibe un miembro d cada una de las parejas de cromosomas, sólo uno de los cromosomas homólogos. Esta etapa es la meiosis I. la segunda fase, meiosis II, consiste en una división normal, equivalente a una meiosis, de las células obtenidas den la primera etapa. La meiosis I consta de las mismas partes que la mitosis aunque no son equivalentes. En la meiosis los cromosomas homólogos se aparean dos a dos, punto por punto, a lo largo de toda su longitud, formando lo que se denomina bivalente. El apareamiento de los homólogos se produce el fenómeno citológico del entrecruzamiento, mediante el cual se lleva a cabo la recombinación génica, el intercambio de genes de un cromosoma homólogo a otro. En la metafase I los bivalentes se ordenan, en la anafase se separan los cromosomas de la bivalente, emigrando n cromosomas (cada uno con sus dos cromátidas) a cada polo. Las células hijas obtenidas en la meiosis I pueden entrar inmediatamente en la meiosis II o pasar por un período de interfase previamente. En la meiosis II la célula que entra en división es haploide, ya no hay cromosomas homólogos y, por tanto, tras ella se obtienen dos células hijas con n cromátidas. El emparejamiento de los cromosomas homólogos dos a dos con intercambio de alelos entre dichos cromosomas homólogos, es el llamado sobrecruzamiento o entrecruzamiento y se pone de manifiesto



por la aparición, entre las cromátidas de los bivalentes, de puntos de cruce, en forma de X, denominada quiasmas. Cuando lo genes tienen nula o muy baja tasa de recombinación entre ellos, se dice que existe ligamiento entre esos dos genes o que están ligados. No existe combinación independiente de caracteres y la ley de la combinación independiente de Mendel queda enmascarada, como ocurría conel fenómenos de la epistasia, pero en este caso sucede tanto fenotípica como genotípicamente.

5. Moléculas que componen los seres vivos

Las moléculas que componen los seres vivos se pueden clasificar en moléculas inorgánicas y moléculas orgánicas:

Inorgánicas. Aparecen en la materia viva y materia inerte (agua, sales minerales,, gases…)

Orgánicas. Moléculas características de los seres vivos. Se organizan a partir de un elemento (carbono). Los principales tipos de moléculas orgánicas son:

Glúcidos. Son los azúcares. El principal es la glucosa (80% de los productos finales de la digestión de los carbohidratos son glucosa). La combustión completa de una molécula gramo de oxígeno va a generar energía.

Lípidos. Forman las membranas de las células (grasas) Proteínas. Encinas, hormonas… Ácidos nucleicos. Existen dos tipos:

Ácido Desoxirribonucleico. Es la molécula que guarda la información hereditaria que se transmite de generación en generación. Su estructura permite copiar fielmente dicha información y posibilita cierta capacidad de cambio. Está formado por dos cadena sde nucleótidos, cada una de las cuales está dispuesta en espiral, enroscad una sobre otra formando una doble hélice. Esta conformación se consigue gracias a una disposición conreta de moléculas que forman cada nucleótido del ADN. La unión entre las dos cadenas de nucleótidos que foran el ADN se lleva a cabo a través de puentes de



hidrógeno que se establecen entre las bases púricas de una cadena y las pirimidínicfas de la otra. Estas uniones siguen un principio de complementriedad que hace que la adenina se aparee únicamente con la timina y que la citosina lo haga solo con la guanina. La consecuencia de ello es que las dos hebras de ADN son complementarias entre sí.

ARN: El arn es un ácido nucleico parecido al adn, se caracteriza por estar formado por una sola cadena, es decir, no forma una doble hélice, además tiene la capacidad de salir del nucleo y cabe destacar que en su composición molecular la base Timina es sustituida por el uracilo. Existen varios tipos de arn que dependen de la funcionque vaya a desempeñar el arn.

6. El ADN

El ADN es la molécula orgánica responsable de la información genética, esta compuesta por fosforo, oxigeno, nitrógeno, hidrogeno y carbono. Se compone de un azúcar denominado desoxirribosa, una base nitrogenada y un grupo fosfato. Las cadenas de ADN se encuentran formando una doble hélice, donde las partes se mantienen unidas gracias a los enlaces que se establecen entre las bases nitrogenadas, la guanina se une a la citosina mediante un doble enlace y la adenina se una a la timina mediante un doble enlace. El ADN esta compuesto por tanto por unidades básicas llamadas nucleótidos, que están formados a su vez por un grupo fosfato, una desoxirribosa y una base nitrogenada. Esta secuencias de bases nitrogenadas determinan el código genético, pues dependiendo de la disposición de las bases en la secuencia el gen codificara una proteína u otra. Las células de un mismo organismo tienen todas el mismo ADN. El P se une al C 5 de la desoxirribosa, cada nucleótido se une al siguiente de esa cadena de ADN mediante el grupo fosfato que se une al C5 y el grupo hidroxilo está unido al carbono 3 de la desoxirribosa del siguiente nucleótido.

El ADN es una molécula fundamental para el crecimiento de los organismos, por tanto es necesario que las células dupliquen su información genética. El proceso por el cual duplicamos el ADN se denomina replicación. Se dice que la replicación del ADN es semiconservativa, ya que las nuevas cadenas de ADN conservan una hebra original y una copia. El proceso hace que la cadena de ADN se valla abriendo, formando la denominada horquilla de replicación. El punto de inicio depende de una enzima especifica llamada helicasa, y otra enzima, el ADN polimerasa, se encarga de replicar el ADN, aunque solo puede leer la cadena en sentido 3´-5´. Por tanto no se replican de la misma forma las dos cadenas. Una cadena se lee de forma lineal, y la otra a trozos, dejando segmentos de okazaki que necesitan de la enzima primasa para la introducción de un cebador que permita la unión de nucleótidos. El ADN se encuentra unido a unas proteínas denominadas histonas, que le dan un aspecto de collar de perlas y les permite formar los cromosomas. Durante la interfase mitótica el ADN reciba otro nombre, la cromatina ya que este es el punto de máxima condensación del ADN. El conjunto formado entre el bucle de ADN y el rosetón de histonas recibe el nombre de nucleosoma. El ADN de copia simple esta constituido por secuencias de ADN que se encuentran una vez o muy pocas veces. Las principales funciones del ADN son:



Duplicación: es el proceso mediante el cual se forman dos copias idénticas a la molécula original. La replicación del ADN es semiconservativa, con ello se quiere indicar que cada una de las moléulas obtenidas tras el porceso porta una hebra del ADN que se ha duplicado. El proceso es catalizaro por la acción de un cojunot de enzimas que forman el complejo enzimático de duplicación.

La replicación de ADN es llevada a cabo por un complejo enzimático en el que actúan numerosas enzimas, cdad una de las cales tiene una tarea concreta. Comienza en un punto en el que, con la participación de la enzima helicasa, las bases nitrogenadas son separadas y el ADN desenrollado formándose la horquilla de replicación. La elongación de las nuevas hebras complementarias es catalizada por una ADN polimerasa. Esta enzima sólo puede leer la hebra molde en dirección 3/5 por lo que la nueva cadena solo puede crecer en la dirección 5/3 mediante la incorporación de los nuevos nucleótidos a su extremo 3. Esta circunstancia tiene como consecuencia que, al avanzar el complejo enzimático en una dirección, sólo una de las cadenas puede ser leída en dirección adecuada para la ADN polimerasa 3/5, mientras que la otra por ser anti paralela tiene una orientación 5/3 y no puede ser leída directamente. Esto hce que la duplicación de esta hebra vaya retrasada con respecto a la otra a medida que avanza el complejo enzimático. Estos segmentos se construyen gracias a que conforme se va abriendo la horquilla de replicación, la enzima primasa inserta un cebador sobre el que actúa la ADN polimerasa. Los tramos más antiguos son los que quedan más alejados de la punta de la horquilla de replicación y sirven de “tope” a los más recientes que al contactar con ellos son unidos por otra enzima del complejo de duplicación.

Transcripción: el ADN de los eucariotas se encuentra situado en el núcleo celular, mientras que la maquinaria necesaria para la síntesis de proteínas se halla en el citoplasma. El tamaño de la molécula de ADN y la importancia de la información en ella contenida pueden ser dos de los motivos que hacne que el ADN no viaje hasta el citoplasma para transmitir las instruciciones necesarias para la síntesis proteica. Por ello, cada vez que es necesaria la producción de un determinado polipéptido, la infomación de su secuencia de aminoácidos es copiada desde el correspondiente gen a un ácido ribonucleico. A este proceso se le denomina transcripción. El ARN formado es el que viaja hasta el citoplasma transportando la información (el mensaje) para que el motivo a ese ARN se le llama ARN mensajero (ARNm). El proceso de transcripción es catalizado por una enzima perteneciente al grupo de las ARN polimerasas. Se siguen las reglas de complementariedad, con la salvedad de



que en vez de añadir un nucleótido de timina es uracilo. La ARN polimerasa se une a una región específica situada por delante del gen que se va a transcribir que se denomina promotor y desde estar región inicia la síntesis del ARNm. La transcripción del ARN finaliza cuando la ARN polimerasa alcanza una región especifica del ADN situada al final del gen, denominada secuencia del fin, que no es cosa que una señal de parada de transcripción. En ese momento la hebra de ARNm queda libre y la ARN polimerasa se separa del ADN pudiendo volver a unirse a otro promotor para iniciar una nueva transcripción. Las hebras de ADN separadas para las transcripición son de nuevo unidas por unas enzimas específicas. Otros segmentos de ADN se transcriben a ácidos ribonucleicos con funciones distintas a la del ARNm. Son los ácidos ribonucleicos ribosómicos (ARNr) y los transferentes (ARNt). El ARNm que produce la ARN polimerasa se denomina transcrito primario. Este porta la secuencia que codifica el polipéptido, sin embargo, esta secuencia no está colocada de forma continua en este ARNm, sino disgregada en varias secuencias a lo largo del transcrito primario separadas por segmentos no codificantes (intrones) para diferenciarlas de las que si guardan información (extrones) se produce un proceso de corte emplame (maduración) del transcrito primario, eliminándose los intrones y se colocan secuencialmente los extrones, obteniendo un ARNm maduro que porta la secuencia lineal de un polipéptido funcional.

Traducción: es el proceso mediante el cual la información contenida en el ARNm, en un alfabeto de 4 letras, es convertida, siguiendo las reglas del código genético al alfabeto de 20 letras de los polipéptidos. En este proceso participan los ribosomas, el ARNm, los ARNt y el aparato enzimático que cataliza la formación del correspondiente polipéptido. En el ARNt, en uno de sus bulces, se encuetra el anticodón, secuenia de tres nucleótidos completaría del codón del ARNm. En el extremo 3 se une el aminoácido. Una enzima se encarga de que cada ARNt lleve el amionacido que se corresonde con su antidodón.

7. Expresión genética, hipótesis gen-enzima



Algunas enfermedades hereditarias son causadas por el efecto que la herencia ejerce sobre el metabolismo de determinadas sustancias. Garrod propone un nexo de unión entre genes y fenotipo: el metabolismo. La acertada, pero imprecisa relación entre genes y metabolismo propuesta por Garrod, fue concretada por Beadle y Taun en la hipótesis de un gen una enzima. Plantean que los genes regulan las características de los organismos a través de las enzimas que intervienen en todos y cada uno de los procesos metabólicos que acontecen en el organismo. Esta hipótesis fue confirmada con posterioridad, estableciéndose que un gen es la secuencia de nucleótiods del ADN en el que se halla codificada la naturaleza y el orden en el que se ensamblan los aminoácidos de una enzima. No obstante, esta definición tuvo que ser ampliada al comprobarse que el gen no sólo guarda la información referente a la secuencia de nucleótidos de los distintos ácidos ribonucleicos.

Francis Crick, con toda la información disponible acerca las bases moleculares de la herencia, propone el denominado dogma central de la Biología, en el que establece el flujo que sigue la información genética. Este flujo se inicia en el ADN, molécula desde la que la información puede ser duplicada para su transmisión a otra célula, a través del proceso de replicación, o bien ser transferida a una molécula de ARN, mediante el denominado proceso de transcripción. Desde el ARN, a través del proceso de traducción, la información se expresa en una secuencia polipeptídica. Con posterioridad se comprobó que el flujo de la información génica podía seguir otros caminos además de los señalados. Es lo que ocurre en los virus que transportan su información genética en forma de ARN2 (como el virus del SIDA) En un tipo de ellos, el primer paso de la transmisión de la información es su copia a una molécula de ADN. Desde éste, el flujo de información es similar al descrito anteriormente. Otros tipos de virus, sin embargo, no necesitan efectuar ese paso y la información se expresa directamente desde el ARN.

“Los genes regulan las características de los organismos y las controlan a través de las enzimas. Intervienen en todos los procesos metabólicos del organismo, a través del catalizado = permite que una relación tenga lugar sin formar parte de ella (todos los catalizadores son enzimas y éstas son proteínas).

Un gen es una secuencia de nucleótidos de ADN y ahí está codificada la naturaleza y ORDEN en el que se unen los aminoácidos para sintetizar la enzima o proteínas, mas tarde se pudo comprobar que el gen guarda en su estructura la información de los polipéptidos que se van a formar en la célula. (como se deben formar los aminoácidos para formar las cadena polipeptídica = unión de proteínas). A estos genes se les llama genes estructurales. Difieren unos de otros en el tipo de información de la que son portadores. En el año 70, Crik propuso el Dogma Central de Biología. Se establecen las funciones del ADN. Dice que el ADN tiene 2 funciones:

Generar copias de ADN

Generar síntesis de proteínas, transcribiéndose en copias de ARN.

A partir de una determinada enzima hay virus que duplicarían su ARN y se expresarían en una molécula de ADN.”. El ADN que forma cromosomas de una célula puede tener 2 metros, pero no está lineal sino que forma empaquetamientos o condensación, dependiendo del ciclo de la vida. Cromosoma y cromatina son estructuras que representan distintos aspectos del mismo material hereditario, la diferencia es la condensación o empaquetamiento. El ADN y la unión de histonas da lugar a el nucleosoma.

Eurocromatina. Menor grado de condensación de la cromatina

Heterocromatina. Mas grado de condensación de la cromatina.



Tema 4: expresión genética y epigenética

1. El código genético

Es el conjunto de reglas mediante las cuales se establece la relación entre la ordenación lineal de nucleótidos de la molécula de ADN y la ordenación lineal de aminoácidos de los polipéptidos. Son 20 los distintos aminoácidos que pueden formar parte de la secuencia de un polipéptido y que unos polipéptidos se diferencian de otros por el orden en que estén unidos los aminoácidos que los constituyen. El ADN contiene la información acerca de las secuencias de aminoácidos de todos los polipéptidos del organismos. Dado que la naturaleza del ADN y la de los polipéptidos es distinta, esa información debe se guardad de forma cifrada de acuerdo con un código. El ADN tiene cuatro tipos de nucleótidos, es decir, la información que porta utiliza un alfabeto de 4 letras. Y los polipéptidos utilizan 20. El ADN codifica la información de 3 en 3 (triplete o codón). Formada por una secuencia de los tres nucleotidos de los 4 posibles. las distintas ordenaciones en que pueden aparecer los nucleótidos en el triplete sirven par especificarlos diferentes aminoacidos de un polipéptido. Por lo tanto , un triplete especifica un aminoácido. En resumen, las principales características del código genético son:

Es un código de tripletes o codones que codifican aminoácidos, es decir, cada triplete codifica un tipo determinado de aminoácido

Varios tripletes pueden codificar el mismo aminoácido No existen superposiciones, es decir, cada base forma parte de un único triplete Los codones sedisponen en la cadena todos seguidos sin dejar ningún espacio entre medias, por

tanto no existen espacios entre tripletes El código genético es universal, es decir, se aplica a todos los seres vivos del planeta. Por tanto un

triplete codifica el mismo aminoácido en todos los seres vivos. Hay un triplete de inicio, el AUG, que codifica la metionina Existen tres tripletes terminales o finalizadores, UAA, UAG y UGA

2. Mutación genética

El material genético tiene capacidad para guardar y transmitir fielmente la información genética. Para ello, existe un complicado conjunto de sistemas encargados de asegurar la integridad de la molécula de ADN con el fin de preservar la información hereditaria y reparar la mayor parte de las alteraciones que pueda experimentar. Sin embargo, la propia historia de la vida también pone de manifestó que en ocasiones esos mecanismos fallan y, aproximadamente, uno de cada mil errores no es corregido, por lo que esa información se ve alterada de una generación a la siguiente apareciendo lo que se denomina mutación. Hace referencia a cualquier cambio permanente en el material génico no debido a la segregación independiente de los cromosomas o a la recombinación que ocurre durante el proceso de meiosis. Además de las mutaciones espontáneas que ocurren como consecuencia de la naturaleza del ADN, la mutación también se ve favorecida por la acción de numerosos agentes químicos y físicos distribuidos en el medio ambiente que incrementan la tasa normal de mutación. A estos agentes se les denomina mutágenos y su naturaleza es diversa.

Las mutaciones fueron definidas por primera vez a principios del siglo XX por De Vries, se trata de un cambio permanente en el material genético que no se debe a la segregación independiente de los cromosomas ni



tampoco al mecanismo de recombinación que sucede de manera natural en la meiosis. Las mutaciones suelen causar alteraciones mortales para el individuo aunque pueden darse mutaciones excepcionales que beneficien al individuo.

Las mutaciones están causadas en su mayoría por agentes mutagénicos o mutágenos, que aumentan significativamente la probabilidad de aparición de una mutacion. Los mutágenos mas normales y conocidos son las radiaciones ionizantes asi como las no ionizantes, como los rayos x o los rayos gamma y ciertos agentes químicos como el ácido nitroso, gas mostaza o ciertas sustancias presentes en el tabaco. Existen distintos tipos de mutaciones:

Genómicas: afectan a los cromosomas completos, es decir, alteran el número habitual de cromosomas de esa especie. En la especie humana el numero de cromosomas es 46 XX en mujeres y 46 XY en hombres, destacan las trisomías sexuales aunque este tipo de anomalías suelen ser mortales.

1. Polipoloidias: son letales en los humanos aunque no suelen aparecer en humanos, normalmentes aparecen en plantas

2. Aneuploidias: se dan en células no haploides, ni en múltiplo del numero aploide normal de la especie, los cromosomas haploides humanos son los sexuales. En su mayoría son letales. Monosomías: indica que falta un cromosoma Trisomias: suelen ser autosómicas como el síndrome de down, pero también pueden ser

gonosómicas cuando afectan a cromosomas sexuales por ejemplo el sindorme de Klinefelter. Genicas: modifican un único gen, es decir, un único segmento de adn que codifica un carácter concreto

Sustituciones: en ellas una base nitrogenada se cambia por otra Intersecciones: se introducen uno o mas pares de nucleótidos adicionales Delecciones: vamos a encontrar una perdida de uno o mas nucleótidos Inversiones se da una doble rotura del material de un cromosoma que se va a reconstruir

inversamente. Mutaciones puntiformes: son mutaciones génicas en las que se modifica un nucleótidos:

Mutaciones erróneas: no vamos a encontrar el cambio de un nucleótido por otro, lo que provoca una modificación de la proteína q codifica

Mutaciones sin sentido: se sustituye un nucleótido con la consecuencia de que la codificación de un aminoácido se cambia por un triplete stop, por tanto se forman proteínas incompletas.

Desplazamiento de la pauta de lectura: en este caso la lectura de los tripletes se altera con lo que los tripletes se leen de forma anómala

Mutaciones silenciosas: son aquellas que no producen ningún efecto fenotípico, es decir se da una redundancia del código genético.

Cromosómicas: alteran la estructura normal de un cromosoma, es decir, podemos encontrarnos cromosomas a los que les falta un segmento o que tiene un segmento de más.

1. Deleciones: se da una perdida del material cromosómico



2. Traslocaciones: significa que tenemos un cormosomas con partes de otro, ya su vez ese otro tiene partes del primero. Hay una especial llamada traslocación robertsoniana , en la que el cromosoma se rompe por el centrómero y se reconstruyen.

3. Inversiones:4. Duplicaciones: en una duplicación encontramos un cromosoma con alguna parte del mismo

duplicada., es decir, hay un material genético sobreañadido. Es un mecanismo ligado a la evolución aunque en la mayor parte de los casos es perjudicial.

3. Tipos de ADN

Del ADN de los Seres Vivos, un 5% de los 3000 pares de bases es el ADN que codifica proteínas. El restante 95% no lo hace. Tipos:

ADN de copia única o simple. Está constituido por secuencias de ADN que aparecen una vez o muy pocas veces en el genoma. Constituye un 45% del genoma e incluye el 5% que constituye las proteínas. La mayor parte de este ADN está situado en los intrones, aunque también entre los genes que codifican proteínas.

ADN repetitivo. Constituye el 55%. Son secuencias que se repiten una y otra vez a lo largo del genoma. Tipos

ADN satélite. Constituye el 10%. Del 55%. Constituido por repeticiones que encontramos en tándem (repeticiones dentro de un mismo segmento, van juntas) se divide en:

Alfa. Repeticiones en tándem que pueden presentarse en millones de bases Mini-satélite. repeticiones en tándem que pueden abarcar entre 14 y 500 pares de

bases Micro-satélite. Las unidades de repeticiones varían entre 1 y 13

ADN repetitivo disperso. Constituye el 45%. Constituciones por repeticiones dispersas por todo el genoma. Se divide en:

SINE. Constituido por secuencias cortas intercaladas entre 90 y 500 pares de bases. LINE. Constituido por secuencias de 7000 pares de bases.

Tema 5: genética del comportamiento humano

1. Gregoric MendelNace en 1822 en Austria y muere en 1884. En 1843 ingresa en la Orden de los Agustinos y se dedica a trabajar con las plantas, mezclando razas (se dedicó a estudiar mediante cruzamientos los caracteres hereditarios de diversas plantas). En 1866 publica: “ensayos sobre híbridos vegetales” (recoge los datos de sus años de trabajo) Aunque no son reconocidos hasta que se empieza a estudiar la genética. Sus principales conceptos son: Raza Pura: Mismo alelo en dos locus de un mismo gen (los alelos codifican lo mismo para ese rasgo que lleva un determinado gen). A lo contrario se le llama híbrido. Las células sexuales cuando se dividan, darán lugar dos pates iguales. Dominante. Gen que se expresa cuando sus alelos son diferentes. El recesivo es el que no se expresa.



2. Leyes de Mendel2.1. 1º Ley de uniformidad de los híbridos de la 1º generación. Cuando cruzamos dos individuos de misma especie,

siendo dos razas puras para un rasgo determinado, la descendencia (1º generación o filial 1) serán todos híbridos, y en todos se expresa el mismo rasgo dominante. Debemos destacar que no siempre que se produce el cruce de dos líneas puras se obtiene una F1 con un fenotipo similar al del progenitor dominante, ya que, en algunos casos, los híbridos pueden manifestar los dos fenotipos simultáneamente. A este fenómeno se le llama codominancia. También haremos mención a que el cruce de dos líneas puras se obtiene una F1 con un fenotipo intermedio entre el de los dos progenitores. Se le llama dominancia intermedia (padre negro, madre blanca = hijo gris)

2.2. 2º Ley de segregación o disyunción. De los genes que forman la pareja de alelomorfos, es decir, la 2º generación filial como resultado de la autofecundación de la anterior. Cada carácter es debido a un elemento o factor hereditario que, para mayor claridad, llamaremos a partir de ahora gen. El gen para un determinado carácter puede existir en dos o más variantes o formas, a estos genes se les llama alelomorfos

2.3. 3º Ley de la herencia independiente de los caracteres. Los caracteres hereditarios se combinan o distribuyen independientemente unos de otros, debido a que al formarse los gametos se distribuyen al azar. Esta ley hace referencia a la transmisión de dos caracteres y sólo se cumple para genes independientes, no ligados Tiene dos excepciones esta ley:

Genes ligados. Genes que se transmiten ligados Estrecruzamiento. Fase en la meiosis que se da una superposición de la transmisión.

3. Teoría cromosómica de la herenciaPara explicar lo anterior nos vamos a basar en la teoría cromosómica de la herencia, esta teoría se debe al científico T.H. Morgan. Se puede resumir en:

Los genes son fragmentos de ADN y se sitúan en los cromosomas, llamándose locus al lugar donde se encuentra cada uno.

Los genes se ordenan en el cromosoma de forma lineal, unos a continuación de otros. Como están ordenado, se pueden situar gráficamente donde están los locus, mediante un mapa genético o cromosómico que consiste en representar a las distancias que están unos loci de otros. El mapa genético es igual para todos los individuos de la misma especie.

Cuando dos genes tienen sus loci respectivos en el mismo cromosoma, se dice que son genes ligados (los caracteres están también ligados) y por tanto tienden a heredarse juntos. Y los loci que están en cromosomas diferentes, son genes independientes, y por tanto no se heredan juntos.

“la teoría se resume en que los genes se encuentran localizaos a lo largo de los cromosomas y por tanto, tienden a heredarse juntos aquellos que se encuentran en el mismo cromosoma”Se descubrió que aunque los genes se disponen linealmente en los cromosomas, los genes ligados pueden intercambiar fragmentos y por tanto información genética, fenómeno conocido como recombinación genética. Lo cual sucede porque en la meiosis, los cromosomas homólogos (los que llevan el mismo tipo de información en los individuos diploides, uno



proviene de la madre y otro del padre) se aproximan, produciéndose unas estructuras llamadas quiasmas, que corresponden al fenómeno de sobrecruzamiento.En el sobrecruzamiento un cromosoma y su homólogo se intercambian fragmentos y después se separan, lo cual llevó a Morgan a añadir un nuevo punto de su teoría, al fenómeno de recombinación, le corresponde el fenómeno del sobrecruzamiento.

4. Tipos de herencia4.1. Herencia con dominancia (herencia dominante). En heterocigosis sólo se expresa un alelo, llamado dominante,

frente al otro que no se manifiesta externamente y se llama recesivo. Para que podamos observar el alelo recesivo debe estar en homociogosis. Un alelo recesivo puede ser perjudicial para el homocigoto recesivo; un individuo heterocigótico fenotípicamente puede ser fenotípicamete normal y se le llama portador (lleva el gen, pero no lo manifiesta)

4.2. Herencia intermedia. Se produce cuando en el heterocigoto ninguno de los dos alelos domina sobre el otro, y así el heterocigoto tiene el fenotipo intermedio entre los dos homocigotos.

4.3. Herencia con codominancia. Se da cuando los dos alelos que se presentan en el heterocigoto se manifiestan por igual. El resultado es un fenotipo intermedio como el anterior, pero la base genética es diferente.

Existen distintos tipos de herencia pues no todos los caracteres genéticos se trasmiten de la misma forma. Inicialmente hay dos tipos de herencia:

1. Herencia autosómica: son los rasgos heredativos de todos los cromosomas menos los sexuales.1.1.1. Dominante: cuando lo que estamos diciendo es que el gen responsable de una enfermedad, con

que se herede de uno de los progenitores basta para que se desarrolle dicho carácter. Basta con que se herede de uno de los progenitores para manifestarse.

1.1.2. Recesivo: quiere decir para que se exprese tiene que ser recibido de los dos progenitores, pero si se recibe solo de uno será portador. Para que se manifiesten tienen que heredarse de ambos progenitores.

2. Herencia gomosómica o ligada al sexo: suelen estar ligadas al cromosoma X, existen muy pocos casos documentados en los que se de en el cromosoma Y. Del mismo modo que en las herencias autosómicas pueden darse caracteres dominantes y recesivos.

Hay rasgos de un organismo que pueden estar determinados por un único gen (herencia monogenética) o por varios (herencia poligenética) a este tipo de rasgos, dependientes de un solo gen, se les denomina también rasgos o caracteres medelianos. Los patrones de transmisión de un carácter mendeliano, detectados a través de las genealogías, dependen:

La localización del sitio que ocupa (o locus) el gen implicado en el cromosoma La expresión fenotípica del carácter en cuestión. La localización puede ser autosómica, cuando el locus se halla en un autosoma (cualquiera de los

cromosomas que no sean los sexuales) o ligada a cromosomas sexuales (gonosómica)

Bloque 3: evolución



Tema 6: concepto de evolución y teorías evolutivas

La evolución se define como el cambio en la diversidad y adaptación de las poblaciones de organismos, por tanto la evolución es la transformación de unas especies en otras. Hablamos de teoría cuando nos referimos a un conjunto de leyes que tratan de explicar algo. La teoría de la evolución (o teoría sintética de la evolución) sería aquella que sirve para explicar la diversidad de los seres vivos

En la cultura clásica la idea que impera es que el mundo está regido por un orden natural eterno e inmutable. Aquí cabe mencionar a Aristóteles, con su escala naturae. Viene a decir que en la creación los seres vivos, la idea es de percepción, es decir, se da desde lo más simple e inferior a lo más complejo y superior, de manera que en la cúspide de la pirámide se encontraría el S. Humano, y los demás están a nivel inferior. Tras muchos siglos en los que se mantuvo al hombre como el más alto de la pirámide, surge el creacionismo y evolucionismo:

El creacionismo los seres vivos han sido creados tal y como los conocemos: inmutables y no cambiarían con el tiempo. Hay dos líneas en cuanto al origen de los seres vivos: la religiosa que viene a decir que la interpretación de la idea del creacionismo está en la Biblia; y la científica, la idea de este creacionismo científico defiende que el ser humano no está filogenéticamente emparentado con otros animales.

El evolucionismo los seres vivos cambian a lo largo del tiempo y así permitir que se creen nuevas especies diferentes y cada vez más complejas (transformismo). Se dan dos aportaciones importantes: las que vienen de la cosmología es la época de Copérnico, Galileo, Newton…que defienden que el universo no está hecho a medida del hombre, por lo que el hombre NO es el centro. Defienden que el Universo no es inamovible y que los procesos naturales se explican por leyes físicas; y desde el campo de la geología, que dice que la corteza terrestre está formada por estratos sedimentarios y que además se forman lentamente, por lo que contradice que la Tierra tenga 6000 años sin que se hayan producido cambios. Por todo ello se empieza a poner en entredicho todo lo que se creía hasta esa época.

Transformismo radical. (s. XVI, XVII) En esta época hay investigadores haciendo aportaciones científicas y surgen naturalistas que empiezan a plantear otras explicaciones al problema del origen y la diversidad de los seres vivos. Muchas de estas explicaciones que surgen en este contexto se engloban dentro del transformismo radical (diferente del concepto bíblico y muy radical) y en conjunto muchas de ellas aportan lo que se denomina generación espontánea (surge por primera vez en el S. XIII con San Agustín). Según estas ideas del transformismo radical se dice que los seres vivos se pueden crear de la nada. Se empiezan a estudiar los fósiles y la interpretación que dan sobre ellos son como proyectos frustrados de generación de vida. Algunos médicos afirman que la especie humana puede dar lugar a otras especies como por ejemplo conejos (se basaban en ver los abortos tanto de seres humanos como animales, que son iguales en los primeros días de gestación)

A finales de s.XVII y principios del XVIII, surge una corriente que defiende una concepción fija y estática del mundo vivo, es el llamado fijismo creacionista. Esta acorde con la idea Bíblica respecto a que no hay cambio. Viene a decir que nunca va a nacer una especie de la semilla de otra especie (Ray). En esta misma época, Linneo es el padre de la sistemática (ciencia de la clasificación de los seres vivos) que es equivalente al término de taxonomía. Su obra permitió clasificar los seres vivos por especie, por familia… El concepto de especie, de clasificación rígida, es el que mantienen los fijistas.

1. TransformismoEs el cambio como explicación de la diversidad. Según aumentan las pruebas entre los organismos de las diferentes especies, según aumenta la información sobre la evolución, se comprueba que son inmutables. No se pasa del fijismo al transformismo de manera radical, si no que se van introduciendo ideas nuevas, se va transformando el concepto que se tiene y terminara en la evolución.



Leclerc, Conde de Buffon. Vive en el s. XVIII. Su principal aportación fue que propuso la relación de parentesco entre todos los seres vivos, incluido el hombre. Quiso explicar el origen de las especies a través de un proceso de perfeccionamiento y regeneración. Se empieza a valorar la edad de la tierra a través de estudios geológicos…siendo un dato importante para hablar del desarrollo. Moreau de Maupertuis. Entre s. XVII Y XVIII. Las especies debían su origen a combinaciones anómalas, fortuitas, de las moléculas seminales de los progenitores.

Darwin, Erasmus (S.XVIII-XIX. Abuelo de Darwin de la teoría de la evolución) fue un naturalista. Aportación: los seres vivos provienen de un filamento orgánico primordial que puede adquirir partes e inclinaciones más perfectas que se transmiten de generación en generación (cambios progresivos que se pueden transmitir de generación en generación. El origen de estos cambios pueden estar en el medio ambiente, en el clima, factores internos (capacidad de esforzarse, los hábitos…). Según estas aportaciones, en el s. XVIII, existe una idea denominada Catastrofismo. Aparece en un momento en el que la idea de los fósiles era aún algo curioso, pero no aportaba nada, hasta que se empiezan a investigar más a fondo para saber qué son los fósiles realmente, siendo un dato más que refleja que la tierra no tiene los años de los que se habla.

Curvier. S. XVIII Y XIX. Impulsor de la anotomía comparada y la paleontología. Sus ideas religiosas son muy rígidas por lo que existe una lucha entre la visión científica del mundo que tiene y las ideas internas. Establece: “no hay relación entre los animales de los restos fósiles y los actuales”. “La tierra sufrió grandes cataclismos tras los cuales hubo un nuevo acto creador de Dios con nuevas especies (catastrofismo)”.

1.1. Lamarck. (1744-1829). S.XVIII Y XIX. Escribió una obra importante que habla del desarrollo. Se dedicó a clasificar y estudiar los organismos. Observó que había formas más simples y más complejas. Pensaba que había una progresión o desarrollo que le interesó y empezó a estudiarlo. Se le ocurre que hay tres factores que determinan esta evolución. Son:

Cambios ambientales (al modificarse el medio ambiente, los organismos que viven en ese ambiente, también cambian intentando adecuarse a esos cambios). El medio ambiente impone continuos desafíos.

Sentimiento interior. Hay un esfuerzo interno, inconsciente, ascendente…que llevaría a los organismos a alcanzar un grado de mayor complejidad. El final de la escala de la complejidad la constituía el Ser Humano (se le sitúa en la cúspide). También observa que hay algunos organismos que se han quedado más apartados de la posibilidad de avanzar en ese desarrollo…para explicar esto: aquellos seres vivos que quedan apartados de esa línea, es debido a que son desviados de su curso normal de hacerse cada vez más complejo, debido a que viven en un medio ambiente más desfavorable que no facilita el desarrollo de ese ser.

La ley del uso y desuso de los órganos y la herencia de los caracteres adquiridos. Dice que independientemente de las exigencias del medio ambiente, y debido al uso y desuso de esto, los órganos de los seres vivos se transformarían, se harían más fuertes o más débiles. Los cambios adquiridos durante la vida de los individuos se van a transmitir de los progenitores a los hijos (ej: las jirafas. El medio ambiente ha cambiado, los árboles que estaban a la altura de las jirafas y luego están más altas de lo que ellas podían alcanzar y se produce un cambio en el cuello de las mismas…se va estirando para poder sobrevivir, cambio en sus características anatómicas y fisiológicas)

Como conclusión destaca que cada organismo representaría una línea evolutiva diferenteEl fin de la evolución es la perfección. Las contemplaciones de Lamarck fueron contrastadas y rebatidas con el tiempo. El acto de voluntad interior, no hay una tendencia de la voluntad consciente hacia el perfeccionamiento. La ley del uso y desuso porque no la generalizaba.

2. Evolucionismo



2.1. Charles Darwin (1809- 1882)Darwin elaboró la teoría de la evolución de las especies. Tiene algunos problemas (Por desconocimiento de las leyes de Mendel de la Herencia, porque aún no salieron a la luz (en 1900 fue cuándo salieron)). Es naturalista. Vivía en una familia acomodada. Se embarca en un viaje en un barco en el Beagle, en el que el capitán tiene la idea de hacer un recorrido que le permitiera demostrar todo lo que aparece en la Biblia (el Génesis) es real.

Después de este viaje (recogiendo muchos datos sobre las especies) y un largo tiempo, elaboró la Teoría de la Evolución. En las Islas Galápago, encontró diversas especies que estaban emparentadas con las especies del continente, y también observó que había notables diferencias (morfológicas y en cuanto a su comportamiento) esto se observa en las distintas islas (no solo hay diferencias con las especies del continente). Estudió pájaros (observó diferencias en picos) …

La Teoría de la evolución tiene un pilar importante: la variabilidad: los individuos de una misma especie tienen muchas semejanzas entre sí, pero presentan un importante grado de variabilidad que permite distinguir a unos individuos de otros. Sin variabilidad no habría evolución. Esta variabilidad debería ser hereditaria para que fuera coherente la explicación de la evolución en el origen de las especies. Elaboró posibles respuestas a las causas de la variabilidad, plasmándolo en el origen de las especies, y tiene como puntos básicos:

Crecimiento de las poblaciones tiene un límite y se encuentra en la cantidad de recursos disponibles. Los recursos disponibles van a establecer una lucha por la existencia (si hay pocos recursos, se luchará por

sobrevivir) y aquellos individuos que son portadores de rasgos que permiten afrontar condiciones adversas o cambiantes son los individuos que tendrán más probabilidad de sobrevivir en ese medio y así podrán tener más probabilidad de reproducirse y con ello transmitir genéticamente los rasgos que les permiten una mayor adaptación.

Los descendientes heredan las características de los progenitores, y entre ellas, los rasgos favorables Los individuos con rasgos desfavorables para la supervivencia, tienen menos probabilidad de sobrevivir más

tiempo Tras sucesivas generaciones los individuos tienen aquellos rasgos más favorecedores para la supervivencia de

manera que todos los individuos tendrán los mismos rasgos…es el momento en el que la población se habrá modificado para crear una nueva especie, más apta para sobrevivir en el medio

Selección natural. Proceso mediante el que determinadas variantes génicas se van incorporando a una población y con su acumulación la aparición de una nueva especie

Ventaja selectiva. Característica de un organismo que le permite tener más descendencia que la que tiene su especie por término medio. La Teoría de la Evolución de Darwin establece una relación de parentesco entre todos los organismos y viene a decir que los organismos actuales no son la última adaptación en la línea evolutiva.

2.1. Wallace (1823-1913)Desarrolla de forma independiente el concepto de Darwin de la selección natural como causa de la evolución y por tanto de la diversidad de especies. Este autor trabajó lo que Darwin pero en otro lugar. Hizo especial referencia a los problemas de la Teoría de Darwin:

Como aún no se conocían las Leyes de la Herencia de Mendel, el origen de las especies tuvo algunos problemas que después, cuando empezaron a aparecer diferentes aportaciones que se añadieron a sus teorías dándole credibilidad (neodarwinismo)

Especie: conjunto de poblaciones formadas por organismos que forman una comunidad reproductivamente resultado de otras poblaciones de organismos.



Tema 7: mecanismos de la evolución y especiación

1. Causas de los mecanismos evolutivos y especiación

Los mecanismos de evolución y especiación son el origen de la diversidad biológica, es decir, de la evolución de los organismos. Para Darwin el origen de la diversidad se encontraba a través de 3 aspectos:

Variabilidad genética: es uno de los pilares sobre los que se asienta la evolución, ya que sin variabilidad no habría posibilidad de evolución. Los individuos de una misma especie van a tener muchas semejanzas entre si, ya que son de la misma especie aunque sin embargo existen diferencias, unas veces sutiles y otras no tanto que nos permite diferenciar a unos individuos de otros dentro de la misma especie. Por tanto estamos hablando de que existe más de un alelo por locus dentro de una población, de no ser asi todos seriamos exactamente iguales. Esta variabilidad tiene distintas razones que soni) Mutaciones génicas: se trata de cambios en la información genética que esta contenida en los cromosomas,

estos cambios dan lugar a anomalías. Si estos cambios se producen en las células gaméticas la mutación se trasmitirá a los descendientes. Estas mutaciones suelen ser perjudiciales para el individuo pero en ciertas ocasiones mejoran la capacidad de supervivencia, son estas últimas las que producen la evolución de las especies.

ii) Cambios en la cantidad de adn: la complejidad de un organismo no esta relacionada con el adn codificador, pero la complejidad si esta relacionada con la cantidad de adn no codificador, aunque esto aun esta en fase experimental.

iii) Recombinación génica: esta recombinación se produce durante la meiosis y da lugar a variabilidad genética. En la meiosis dos células de n cromosomas dan lugar a una sola con 2n cromosomas, en este proceso se da una combinación aleatoria de los alelos de los cromosomas homólogos.

iv) Migración y deriva genética: por migración entendemos la migración de los individuos de una población, que consiste en un flujo de genes tanto hacia el interior como hacia el exterior, permitiendo la relación genética entre unas poblaciones y otras. La deriva genética es el cambio en las frecuencias alélicas producido por razones aleatorias.

Herencia: Transmisión de características de un grupo a sus descendientes. la población es un grupo de individuos que se reproducen entre sí y viven en el mismo espacio y el mismo tiempo. Acervo génico (=pool) es el conjunto de todos los alelos de la totalidad de los genes de los individuos que componen una población concreta. Pj: la especie humana hablamos de cromosomas homólogos

Selección natural: se define como el proceso por el que los rasgos heredados que proporcionan una ventaja selectiva (aumento de la probabilidad de supervivencia de un animal) llegan a prevalecer dentro de una población. Esta selección natural tiene un importante efecto sobre la distribución genotípica de una población. Actúa eliminando individuos de la población, es decir, aquellos que no tienen los mejores caracteres adaptativos, dejando solo aquellos mejor adaptados. Existen distintos tipos de selección natural:



i) Direccional: Elimina aquellos individuos que presenten una característica situada en los extremos de la distribución genotípica.

ii) Estabilizadora: permite que una población se mantenga invariable y sin cambios, por tanto, elimina los extremos de una distribución genotípica.

iii) Disruptiva o diversificadora: favorece la diversificación de especies ya que los individuos que se eliminan son los que están en el punto intermedio, este tipo de selección natural da lugar a dos especies distintas.

iv) Sexual: se produce cuando la selección natural actúa sobre fenotipos relacionados con la obtención de una pareja reproductora.

2. La especiación

Para entender las leyes de la evolución hay que tener en cuenta los conceptos de población y acervo genético o pool genético. La población es un conjunto de individuos que se reproducen entre si y que viven en un mismo espacio en un mismo periodo temporal. El acervo génico es el conjunto de alelos que componen la totalidad de los genes de los individuos que forman una población. A partir de estos términos podemos definir la genética de las poblaciones como una ciencia que estudia las variaciones que se producen a lo largo del tiempo en ese acervo génico y los mecanismos que las desencadenan. La frecuencia genotípica es la frecuencia relativa que tiene cada uno de los genotipos posibles en una población. La frecuencia génica, denominada también frecuencia alélica es la representación que tiene un alelo en relación con el conjunto de variante de un determinado locus, dentro de una población. Por último cabe destacar la ley del equilibrio de Hardy-Weinberg que nos dice que las frecuencias génicas y genotípicas de una población se mantienen constantes generación tras generación, siempre y cuando se cumplan ciertas condiciones como pueden ser la falta de inmigración y emigración, y que la población sea lo suficientemente grande asi como que el apareamiento sea aleatorio.

La especie se define como el grupo de poblaciones naturales cuyos miembros pueden aparearse entre si pero no pueden hacerlo ( o al menos no lo hacen habitualmente) con miembros de poblaciones de otras especies. Así mismo, el proceso por el cual se produce la transformación de una especie en otra se denomina especiación. Existen principalmente dos tipos de especiación:

Por divergencia adaptativa: es el establecimiento gradual del aislamiento reproductivo, que da lugar a especies distintas. i) Alopátrica: significa literalmente, en otro país. Por tanto se produce cuando dos poblaciones que están en

territorios separados por una barrera del tipo que sea por lo que se impide el flujo génico entre las dos poblaciones, a consecuencia y con las sucesivas generaciones se da la aparición de dos especies distintas.

ii) Parapátrica: significa literalmente, en países continuos. En ausencia de barreras geográficas la especiación puede producirse en poblaciones que están en territorios continuos, aunque es necesario que halla condiciones adaptativas distintas que generen rasgos adaptativos diferentes.

iii) Simpátrica: implica que se da en el mismo país. Se da en ausencia de barreras de ningún tipo. La especiación se produce debido a que los individuos son portadores de distintos rasgos, estos van a tender a aparearse con individuos con sus mismas variantes.

Mecanismos de aislamiento: i) Poscigótico: cuando el aislamiento geográfico de dos especies se ha dado durante un periodo no muy

duradero en el tiempo. En este caso si las condiciones lo permiten los individuos de ambas poblaciones pueden cruzarse entre ellos. El resultados de dichos cruces son individuos Híbridos, estos individuos probablemente presenten una eficacia biológica menor o incluso nula.



(1) Inviabilidad del cigoto hibrido(2) Esterilidad del híbrido(3) Reducción de la viabilidad del híbrido

ii) Precigóticos: son mecanismos que impiden los cruces entre especies distintas, la eficacia biológica favorece a los individuos genéticamente equivalentes ya que de no ser así se daría una no eficacia biológica.(1) Etológico: incluimos las conductas de cortejo, que poseen una gran especifidad que permiten que

individuos distintos no se crucen.(2) Estacional: hace referencia a que los periodos de fertilidad no coinciden en especies diferentes.(3) Mecánico: tiene que ver con las diferencias físicas entre especies.(4) Ecológico: se refiere a los nichos ecológicos, es decir, especies diferentes tienen nichos ecológicos

distintos. (5) Gamético: consiste en que los gametos de los individuos de una población y otra son inviables, es decir,

el ovulo de una población con el el espermatozoide de otra no daría lugar a un cigoto.iii) Instantánea o cuántica: se produce de manera brusca y se da de una manera mucho mas rápida

(1) Peripátrica: consiste en que un pequeño grupo de individuos por alguna circunstancia genera una nueva población con una configuración genética particular.

Tema 8: Evolución de los hominidos, filogenia y evolución humana

Pertenecemos a un grupo de homínidos, mamíferos, primates, placentares…etc

Los primates pueden ser:

Prosimios. Dentro de este grupo se encuentran los lémures

Antropoides o primates superases (monos antropomorfos y dentro de estos están los chimpancés y orangutanes). los chimpancés son los más cercanos a los humanos. Esto no significa que nuestro grupo descienda de estos grupos, pero si compartimos con ellos un pasado común

Los primates superiores tienen seno frontal (en la parte frontal y los orangutanes no los tienen. Nos ha desvinculado de los otros primates superiores. El análisis de las proteínas de las proteínas en los orangutanes están vinculados a los humanos (gorilas, chimpancés) que a los gibones. Estas son diferencias que nos separa de otros. Esto ya lo había anticipado Darwin, la relación entre humanos, gorila y chimpancés.La divergencia entre el linaje humano y los chimpancés se data como mínimo (5 millones de años-8) durante este tiempo ha ocurrido algo para que nuestra especie se desarrolle más y a nivel molecular está el ADN dato que dice que a nivel molecular la diferencia entre los humanos y chimpancés es la de 1,2 (son cosas similares)

Los chimpancés pueden aprender como nosotros pero nosotros a una temporada cronológica nos separamos (3 años) el niño aprende mucho pero los chimpancés se paran. Esto debe tener relación con algo para así evolucionar. Ej. El fuego.Durante años se han encontrado fósiles de nuestra especie (atapuerca) que a los chimpancés y gorilas los encuadramos dentro de lo llamado homínidos. Hay una gran cantidad de datos que nos permiten establecer una



conexión con los antecesores (pj los chimpancés………).Nosotros pertenecemos a un grupo de homínidos, se sabe porque han estudiado fósiles encontrados con características en común y nos ha permitido evolucionar. La bipedestación, la postura erecta, rasgos dentarios, el cráneo creciente (la cantidad de neuronas que ha desarrollado el encéfalo

1. Datos históricos

1924. hubo una explosión en una cantera en Sudáfrica. Apareció la porción de un cráneo pequeño y hubo un investigador, Dart, que estudio este cráneo, determinó que reunía algunos rasgos humanoides, tenía un cráneo redondeado. La forma de los dientes era en forma de U, estudio los rasgos de los dientes, estudió el foran magnun, y puso de manifiesto que el organismo caminaba erecto y lo llamó australopitecos (antropomorfo del sur) se llamó el eslabón perdido.

1974. En Etiopía, aparece Lucy 3,5 millones de años: autralopithecus aforensis. Tenía mandíbula prominente, piernas y pies adaptados a una locomoción bípeda y dientes grandes, capacidad craneal similar a la de grandes simios, de entre 400 a 550 años. La pelvis ha condicionado el parto en la evolución. Aparece el género homo. El Homo Hábilis el Homo Ergastes

El Homo Hábilis es la especie más antigua que se conoce. Se data hace unos 2 millones de años en el registro fósil. Tenía un caminar erecto y desarrolla aspectos humanos como la capacidad de utilizar herramientas. Posee los molares con dos cúspides (bicúspides). Tiene la capacidad de construcción de herramientas (se sabe porque junto a los restos de estos fósiles se encuentran herramientas). Tiene un cerebro mayor de más capacidad. Está dentro del género homo y la línea evolutiva como el ser humano. Los restos de los australopitecos y el homo hábilis se encontraron en África.

El homo erectus se clasifica, según algunos autores, en:

Homo ergaster se encontró en África y Asia

Homo erectus se encontró en China y Sudeste asiático.

Tienen características similares, pero vivieron en lugares diferentes. Tampoco hay muchas diferencias anatómicas entre el Hábilis y el Erectus. Entre algunas diferencias observamos entre el Hábilis y Erectus podemos encontrar el aumento del tamaño del cerebro, el aumento de la talla, la mandíbula en Hábilis más prominente que en el Erectus.

Junto al Erectus se han encontrado otros elementos como capas de ceniza, huesos quemados, piedras que han sido expuestas al fuego…por lo que se habla de una especie muy cercana al hombre actual (controlaba el fuego para su beneficio) utiliza el fuego para cocinar, por lo que va cambiando el metabolismo. También con el fuego aparece la posibilidad de ahuyentar las fieras, pudiendo así hacerse más sedentarios alrededor del fuego. Así establecerían vínculos grupales cada vez más estrechos. Todo esto ha requerido más inteligencia.

El hábilis, el ergaster, el erectus e incluso el hombre actual, tenían aspectos que comparten, como los molares bicúspides, el caminar bípedo, la postura erecta, un cerebro cada vez más grande, comparte también la capacidad de construcción de herramientas.

El hombre de Neanderthal. Vivió en Europa hace 250.000 años. Se extinguió hace unos 30 a 35 mil años. Se pone de manifiesto que el Neanderthal convivió con el Homo Sapiens. Fue el primer tipo de homo que celebró ceremonias, lo



cual supone un desarrollo de la inteligencia (ceremonias sobretodo relacionado con la muerte) y estructura social compleja. Pone de manifiesto la existencia de una cultura humana.

En el s. XX pensaban que los esqueletos que se encontraban pertenecían a hombres con problemas o enfermedades óseas y por eso se podían haber extinguido. Años más tarde se puso de manifiesto que no era así sino que eran unos rasgos característicos de este homo neanderthal. Presentan características comunes derivadas de un ancestro común, pero también tienen características exclusivas. Entre las diferencias más destacadas respecto al sapiens es que el esqueleto es más robusto. La forma de la cara es más alargada, engrosamiento de los arcos suprafiliares en los ojos, dos protuberancias en la base del cráneo, el volumen a nivel cerebral, ya que el neanderthal tiene mayor cerebro que el sapiens. Fue una rama colateral del sapiens, hasta que se extinguió.

ADN mitocondrial. Tenemos un antecesor común que se conoció como Eva Mitocondrial. Esto quiere decir que tenemos un ADN que a diferencia de lo que ocurre con el ADN del núcleo no dispone de encimas reparadoras y por ese motivo este ADN va acumulando errores. Este ADN de las mitocondrias se transmite a través de las mujeres. Debido a sus características ha sido muy útil para el estudio de la evolución. Por eso se pone de manifiesto la existencia de la Eva Mitoncondrial, pero no significa que partamos de una única mujer, pero partimos de un conjunto de individuos que por azar transmitió un único conjunto de genes.

2. Evolución de los grandes cerebros

Los seres humanos antecesores tenían ciertas características que les permitían competir con determinadas especies. Adaptarse y evolucionar. Entre ellos encontramos el desarrollo de las manos y dedos, lo cual posibilitó el crear herramientas, pero se pensaba como construirlas y para qué. Otro característica es la visión (excelente visión del color) lo cual permitió distinguir la fruta, distinguir la fruta madura, las presas de caza, los depredadores. Otra característica es el dominio del fuego lo que posibilitó convivir en grupo. La postura erguida, permitió recorrer larguísimas distancias con la visión al frente. El bipedismo posibilitó el que estuvieran las extremidades superiores libres y así poder transportar comida, herramientas…El desarrollo de la lengua, lo que permitió recopilar el saber colectivo, transmitir información, convirtiendo así al homo sapiens en un lugar superior al resto de los organismos.

Todas estas características requerían un cerebro más grande, con más cantidad de neuronas, las cuales desarrollaron la capacidad de crear contacto entre ellas y romperlas, y así mayor capacidad del aprendizaje. Un cerebro más grande requiere un cráneo más grande pero una postura erguida limita el tamaño del cráneo. En la evolución no se tuvo que generar un cerebro con circuitos especializados, sino un cerebro mayor con numerosos circuitos neurales y más posibilidades de crear circuitos y poder romperlos. De ahí la explicación del aprendizaje.

Lo que cuenta en cuanto a capacidad intelectual es disponer de muchas células nerviosas. Lo que se dio en el hombre no fue disponer de células nerviosas para el movimiento sino disponer de esas células nerviosas para aprender, memorizar, planificar…y ello permitió un gran avance en el género homo. Varió el tamaño del cerebro, pero sobretodo la cantidad de neuronas de ese cerebro, para ello tuvo que haber cambios genéticos: en la especie humana es más lento el proceso de maduración lo que concede más tiempo al desarrollo. Nacemos más indefensos que otras especies. Después del nacimiento nuestro cerebro sigue creciendo, pero no se generan muchas más neuronas después del nacimiento, pero si se empiezan a establecer conexiones entre estas neuronas ya existentes y empiezan a crecer esas células de soporte que constituye nuestro sistema nervioso (células de glías o neuroglias). El Sistema nervioso sigue madurando desde el nacimiento durante bastante tiempo más a otros organismos. Ello conlleva a tener un mayor cuidado por parte de los



progenitores, es por ello que la evolución ha hecho que los seres humanos tengamos menos crías en un parto que otras especies. A esto podemos llamarle Neotenia (prolongación del proceso de maduración). Al final de la adolescencia el cerebro humano alcanza el tamaño de un adulto.

Bloque 4: fundamentos de señalización y comunicación neuronal

Tema 9: biología celular del sistema nervioso1. Los sistemas nerviosos

El SN está compuesto por dos tipos de células: las neuronas y las células glías. Nuestro encéfalo es el órgano del que depende la conducta. El encéfalo junto con la médula espinal constituye nuestro sistema nervioso central. El cerebro es el órgano del que depende toda nuestra conducta asi como nuestras funciones nerviosas. Por tanto la función principal de nuestro sistema nervioso central es el control de la conducta del organismo. El sistema nervioso central está compuesto por el encéfalo y la medula espinal,por el contrario el sistema nervioso periférico se compone de los diferentes nervios que llevan el impulso nervioso al resto del cuerpo.

SN SN Central ENCEFALO

M. ESPINAL

SN Periférico NERVIOS

SN Autónomo

SN Vegetativo SN Simpático. Activación ante peligros SN Parasimpático. Vuelta al estado normal

2. La neurona

La neurona es una célula que se puede considerar una unidad funcional en sí misma. Está constituida por una serie de orgánulos que permiten que tenga vida propia. Las neuronas poseen la misma información genética que otras células y tienen los mismo elementos estructurales, pero para llevar a cabo su función, se distinguen de otras células en que cuentan con una membrana externa que posibilita la conducción de impulsos nerviosos y tienen la capacidad de transmitir información tanto de una neurona a otra como a otras células del organismo (transmisión sináptica). Una neurona tiene en común con otras que tiene un cuerpo (o soma) constituido por un núcleo y un citoplasma en el que encontramos los orgánulos y también tienen las neuritas, que son prolongaciones del cuerpo celular. Las dendritas son generalmente prolongaciones cortitas del cuerpo de la neurona. Funcionalmente son el lugar de entrada de la información hacia la célula. Por eso una misma neurona puede estar recibiendo miles de conexiones a la vez. El mensaje entra a la neurona por la dendrita o por el cuerpo. Por la dendrita nunca sale información. El axón es la otra neurita, es



una prolongación larga y funcionalmente son los lugares de salida del impulso nervioso (del mensaje eléctrico) con dirección a otra neurona. Siempre es vía de salida.Así podemos establecer que la comunicación de las neuronas, que están separadas entre sí, se realiza a través de sinapsis: la comunicación entre las neuronas se establece en una dirección, desde el axón a las dendritas o soma neural de otra neurona y no hay una continuidad citoplasmática entre neuronas ya que donde se establece la comunicación existe una separación (hendidura sináptica)

El cuerpo de la neurona consta de un núcleo y citoplasma. El núcleo está constituido por el material genético, encontrando ahí los cromosomas. Está separado del citoplasma (se encuentran el aparato de Golgi, los lisosomas, mitocondrias, retículo Endoplasmático rugoso y liso, proteínas fibriales…) por la membrana nuclear, y la membrana celular o plasmática, que separa al citoplasma del medio extracelular. La parte extracelular de la membrana está compuesta principalmente por agua y otras sales, al igual que la parte intracelular. El cuerpo celular es el centro metabólico donde se fabrican las moléculas.La mitocondria son las zonas de liberación de energía aeróbica (consumidora de oxígeno). Se caracterizan porque tienen una doble membrana: una interna, que tiene una gran cantidad de enzimas implicadas en las reacciones que permiten obtener energía para la célula, y otra membrana externa (la energía se produce a través del consumo de carbohidratos que se convierten en ATP) Para la generación de energía, se necesitan muchas mitocondrias en la célula.Retículo Endoplasmático. Sistema de membranas plegadas del cuerpo celular. Las partes:- Retículo Endoplasmático Rugoso, tiene adheridos a la membrana numerosos ribosomas (donde se van a sintetizar las proteínas)- Retículo Endoplasmático Liso. Se diferencia del anterior en que, aunque también son membranas plegadas sobre sí misma, pero no tienen ribosomas. Tienen la función en la síntesis de lípidos o grasas

Complejo de Golgi. Sistema de membranas que empaqueta las proteínas para ser transportadas (empaqueta las moléculas en vesículas). Hay moléculas que se forman en el núcleo de la célula, pero deben hacer su función en otro lugar, y para ello se empaquetan (se envuelven dentro de una membrana) a través de este complejo. Ej. Vesículas Sinápticas. Son paquetes estéricos de membranas que almacenan en su interior neurotransmisor listas para ser liberadas cerca de las sinapsis. (el neurotransmisor es una molécula liberada por la neurona que van a inferir en la actividad de otras células)

Se forma el neurotransmisor en el núcleo. Como tiene que ir al final del axón, se empaqueta y sale del núcleo. Se transporta a través del axón, revestidas de las vesículas sinápticas, que se encargan de llegar al final del axón y liberar el neurotransmisor al espacio que hay entre las neuronas (espacio sináptico) y la función del neurotransmisor es conseguir que la sgte neurona reciba ese mensaje. En la otra neurona, cuando reconozca ese neurotransmisor y generará otro mensaje. Para que se reconozca químicamente deben acoplarse. Y así la otra célula genera un impulso nervioso…y cuando ese impulso nervioso llega a un lugar específico del córtex, se interpreta). Si no lo reconoce, se habla de inhibición

Lisosomas. Estructuras en cuyo interior hay encimas que destruyen aquello que la célula ya no necesita.

Citoesqueleto de la célula. Se encuentra en el citoplasma se encarga de mantener la forma característica de la célula, pero además está implicado en el transporte de moléculas de un lugar a otro (intracelularmente). Está constituido por proteínas (filamentosas y tubulares) hay tres tipos de estructuras:

Microfilamentos. Son filamentos de una proteína que se conoce como actina (nada que ver con la actina-misiona, responsable de la contracción muscular) se encarga del mantenimiento de la célula y su transporte. Se localizan muy cerca de la membrana celular



Microtubulos. Tienen forma de tubo hueco. Se expanden desde el centro de la célula hasta el final. Es importante en el transporte de sustancias (vesículas sinápticas) en el interior celular. Implicadas también en el transporte de moléculas están dineina (transportan moléculas del final del axón al cuerpo de la molécula) y quinesina (transporta las moléculas del centro a la periferia)

(dibujo)

Filamentos intermedios. Se sitúan irregularmente en la célula.

Conceptos:

- Axoplasma. Es el citoplasma del axón- Axolema. Es la membrana del axón

3. Clasificación neuronal

Existen varias clasificaciones neuronales, según los aspectos funcionales de las neuronas se clasifican en:

Las neuronas sensitivas o informativas. Se localiza en el asta posterior de la médula espinal, a través de ella entra la información que recogemos del exterior, y los axones de estas neuronas son largos que ascienden hasta la médula espinal. Pj. En la presión de un dedo, actúa un conjunto de neuronas porque una sola neurona no puede llevar esa información hasta el cerebro. (captan la información a través de los órganos de los sentidos y la llevan al SNC)

Neuronas motoras o motoneuronas. Son neuronas que llevan información relacionadas con movimientos. Los axones van a salir de la médula espinal a los músculos a través de las raíces anteriores o motoras (realizan la función opuesta, llevan información desde el SNC a los músculos)

Las neuronas de asociación o interneuronas. Tienen un axón muy corto. Son muy abundantes sobretodo en la médula espinal e intervienen en la integración de la información (procesan información localmente, es decir, sus prolongaciones no salen de la asamblea celular o estructura de la que forman parte)

También existe otra clasificación que atiende a la morfología de las neuronas: Neuronas unipolares. Son neuronas que tienen una neutrita, una única proyección que sale por el

cuerpo de la neurona y se divide en dos.

Neuronas bipolares. El cuerpo es alargado de cada extremo. Tienen dos neutritas, una actúa como dendrita y otra como axón. Es abundante en la retina del ojo.

Multipolares. Tienen un cuerpo redondeado con dendritas cortas. Tienen muchas ramificaciones (estrellas) reciben mucha información. Tiene un axón largo por dónde sale la información.

Otra clasificación atiende al tamaño del axón:

Neuronas de Golgi 1. Son las que tienen axón largo (1metro de longitud) como las neuronas motoras inferior (en la médula espinal), piramidal (se encuentra en el cerebro) y Purkinje (están en el cerebelo formado por muchas dendritas)



Neuronas Golgi 2. Son más pequeñas con un axón corto y están en la corteza del cerebelo. 4. La membrana neuronal

Membrana. Composición de la membrana de la célula nerviosa. Permite que realice su función relacionada con el transporte del impulso nervioso. Se prepara una sección de membrana y en el microscopio se ve que está compuesta por una doble capa de lípidos (bilipídica) Cada capa tiene un polo hidrófilo (afinidad al agua. está en contacto con el medio extracelular e intracelular) e hidrófobo (no afinidad al agua. No están en contacto con el medio extracelular y se disponen en contacto con ellos, como mirándose) la mayoría de los componentes de esta capa lipídica (grasas) son los fosfolípidos. La membrana tiene la principal característica de regular selectivamente el intercambio de sustancias entre el interior y exterior celular.(dibujo)

También encontramos en la membrana distintos tipos de proteínas: las transportadoras, se dedican a transportar moléculas de un medio a otro de la célula. Para ello se unen químicamente a la molécula que tienen que transportar y así esa molécula es llevada de un medio a otro. Además de estas proteínas, encontramos también las proteínas canal o canales iónicos. Son conductos que atraviesan la doble capa lipídica. Son poros que no siempre están abiertos y no siempre están cerrados (son como unas compuertas) Cuando hablábamos de que la membrana era semipermeable es debido a que estas proteínas se abren y cierran y permiten su paso de iones. Para todos los iones existen canales iones específicos (según sean ion de cloro, calcio, potasio…) Se abren o cierran generalmente estos canales como respuesta a un estímulo.

El impulso nervioso, gracias a que la membrana es selectivamente permeable (semipermeabilidad), cuando se trasduce la información a electricidad para poder ser transportada de una neurona a otra hasta llegar al cerebro, por un brevísimo momento, los canales que hay a lo largo de la membrana, se abren o cierran según proceda, cambiando de signo positivo a negativo o viceversa, y cuando llegue al córtex, se interpretará como sensación de tacto, auditiva, o visual… Cuando llega, se echa mano del almacén de memoria, para comparar lo que tenemos con lo que llega nuevo.

5. Composición del sistema nervioso

El SN está compuesto por dos tipos de células: Neuronas. Las únicas excitables (pueden transmitir impulsos nerviosos) Glías o neuroglias. Forman el SN, pero no son excitables. No son sólo células de soporte de las neuronas, sino

que tiene más importancia. Existen 4 tipos: Astrocitos: son las células glías más abundantes. son unas células con un cuerpo no muy grande pero con una

característica que son sus prolongaciones. Tienen en común los dos tipos de astrocitos de que al final de la proyección se ensanchan llamándose pie perivasculares. Estos pies se van a superponer, van a revestir los vasos capilares, esto es porque una de las funciones que tienen es un intercambio de componentes, es decir, tienen la función del paso de componentes del vaso capilar (de la sangre) a la célula. Además de esta función de intercambio de sustancias (suministran nutrientes a las neuronas), estás células realizan la función de gliosis de reemplazo. Consiste en que cuando las neuronas degeneran y mueren, no se quedan los espacios vacíos en el SN, sino que estos astrocitos ocupan los espacios vacíos que han dejado esas neuronas muertas (regeneración y reparación del tejido nervioso)

Astrocitos fibrosos. Las proyecciones son mucho más finas que los protoplasmáticos. Se localizan en la sustancia blanca del sistema nervioso.



Astrocitos protoplasmáticos. Oligodendrocitos. El cuerpo emite unas prolongaciones que van al axón de las neuronas. Tienen un cuerpo no

demasiado grande de las cuales salen unas series de prolongaciones que son las que van a revestir segmentos de los axones de las neuronas (las envuelven con mielina, siendo un buen aislante para la transmisión de los impulsos nerviosos) Las proyecciones de un solo Oligodendrocitos pueden proporcionar ese revestimiento (mielina) hasta 60 segmentos axónicos diferentes, es decir, la mielina en el SNC la proporcionan las proyecciones de los Oligodendrocitos. El nodo Ranvier es el espacio desnudo que hay en el axón, para dejar salir los iones de la neurona. Los Oligodendrocitos proporcionan mielina en el SNC (encéfalo y médula) y las células de Schwann proporcionan mielina en el SNP (nervios motores, nervios sensitivos…). El proceso de mielinización comienza en la decimosexta semana de gestación (4 meses) y termina en la vida postnatal.

Microglía. Son células pequeñas, con proyecciones bastante ramificadas, dispersas por todo el sistema nervioso central, y en condiciones normales se denominan Microglía en reposo. Se vuelven activas ante una lesión de tipo inflamatorio, de tipo degenerativo en el SNC, se localizan en el lugar de la lesión y ahí realicen una función fagocítica (haciendo desaparecer restos celulares, sustancias de desecho…)

Células de epéndimo. Poseen una característica que es tener cilios o microvellosidades. Son células que recubren o tapizan las cavidades ventriculares del SNC que están huecas, por las que circula un líquido que se conoce como líquido cefalo-raquídeo (LCR). (dibujo de los ventrículos)

Existen tres tipos de células de epéndimo: Ependimocitos. Tapizan todos los ventrículos del sistema ventricular y además el conducto central de la médula

espinal. Son células cuyos cilios están en contacto directo con el líquido encefaloraquideo y evitan que circule. Tanicitos. Tapizan la cavidad del tercer ventrículo. Funcionalmente se le relaciona con el transporte de

sustancias químicas desde el líquido cefaloraquídeo al sistema portal hipofisario (es un sistema de arterias que comunica hipotálamo e hipófisis)

C. epiteliales coroideas. Se relacionan con la formación de líquido cefalo-raquídeo en los plexos coroideos. Estos plexos se encuentran en las cavidades huecas de los ventrículos que tienen una gran cantidad de vasos sanguíneos entrelazados, a partir de la sangre que circula los vasos sanguíneos.



Tema 10: fundamentos de la excitabilidad neuronal

1. Introducción

Al tocar algo, se recoge información y se envía al encéfalo (a la corteza), estableciendo una red de varias neuronas que transportan esa información. Se traduce la información a electricidad (transducción). En otros casos, como bajar un escalón, se utiliza más información (utilizar un pie u otro, ver la altura…) y esa información se elabora en la orden motora, y del encéfalo se transporta a la zona muscular y esta actúa (dibujo). Se va a estudiar el impulso nervioso atraviesa el axón.

2. Conceptos básicos

Potencial eléctrico: es la fuerza ejercida sobre una partícula que tiene una carga eléctrica. Se representa con la letra V. y se mide en voltios (se llama voltaje o diferencia de potencial)

Potencial de membrana o voltaje de membrana: en las diferentes zonas de la membrana (extracelular e intracelular) se mantiene una diferencia de potencial o carga eléctrica necesaria para producir el impulso nervioso (potencial de membrana) Es el que se obtiene en una neurona que no está siendo estimulada. Nos da un valor que es de aproximadamente -70mv (milivoltios). En situación de reposo el medio interno está cargado negativamente en comparación con el medio externo. La explicación la dan dos fuerzas que actúan conjuntamente. Una de las fuerzas es la difusión que nos viene a decir que moléculas que están en una región en altas concentraciones, tienden a moverse, a difundirse, hacia zonas en las que hay pocas moléculas (movimiento de moléculas de regiones de alta concentración a regiones de baja concentración). Cuando ese movimiento se realiza de forma espontánea (se difunden sin ninguna barrera) decimos que el movimiento se da a favor de gradiente. La segunda fuerza se llama presión electrostática. Para ello definimos los iones, que es una partícula con una carga eléctrica (cationes, con carga positiva, y aniones, con carga negativa), partiendo de esto, definimos la presión electrostática como la fuerza de atracción de partículas atómicas cargadas con signos



opuestos y fuerza de repulsión de partículas cargadas con el mismo signo. La explicación de porqué el interior está cargado negativamente y el exterior positiva, se centra en tres iones:

El potasio (K+) tiene carga positiva, y está en grandes concentraciones en el medio intracelular. Por difusión sería empujado del medio intracelular hacia el extracelular, pero cuando va a salir, el potasio se encuentra con que el medio extracelular es positivo, con lo cual, según la ley de la presión electrostática, cargas del mismo signo se repele (se quedaría dentro).

El cloro (Cl-) está en altas concentraciones en el medio extracelular, por difusión trata de ser empujado hacia el intracelular que hay poco, pero como tiene carga negativa, y el medio intracelular también está cargado negativamente, se repelen por la ley de la presión electrostática.

El sodio (Na+) está en altas concentraciones en el medio extracelular y tratará de ser empujado por difusión al intracelular que hay menos. El medio intracelular tiene carga negativa, y según la ley presión electrostática, debería estar dentro (cargas opuestas se atraen) pero no, se encuentra fuera, y eso es debido a que se encuentran unas proteínas en la membrana de la neurona que son responsables de que el sodio permanezca fuera. Esas proteínas se denominan bombas de sodio-potasio o transportadores de sodio-potasio. Son complejos proteicos cuya función es sacar 3 sodios al extracelular, meten 2 potasios al intracelular, de forma constante. Esto es básico porque para que se dé el impulso nervioso, se tiene que dar que hay sodio fuera, para que así, cuando se excita la neurona, se abran los canales iónicos por un brevísimo momento y entre sodio dentro.

Canales iónicos : sus principales propiedades son que pueden conducir iones, que los iones que son conducidos son siempre específicos y que pueden permanecer abiertos o cerrados dependiendo de determinadas señales específicas ya sean químicas, eléctricas o mecánicas. Los canales iónicos pueden encontrarse en tres estados funcionales distintos: Abiertos o en actividad. A través de ellos pasan los iones correspondientes



Cerrados o en reposo. No pueden pasar el ion Refractarios. Cerrados y no se pueden abrir salvo que se modifique la situación.

Periodo refractario: periodo de tiempo después de que una neurona ha sido estimulada y durante el cual esa neurona no puede estimularse. Puede ser absoluto durante el cual por mucho que se intente aplicar el estímulo a la neurona, esta no responde. Está el periodo relativo en la que sí se puede obtener un segundo potencial aplicando el estímulo, siempre y cuando se aumente la intensidad del estímulo, y también se puede alargar el tiempo de presentación entre estímulos.

El umbral es el nivel crítico de despolarización de la membrana de una neurona en el que se puede generar un potencial de acción, es decir, el umbral de excitación o potencial umbral que es el valor del potencial de membrana a partir del cual se dispara el potencial de acción.

El umbral sensorial es el estímulo de menor intensidad que puede procesar un individuo. Cada persona tiene un umbral diferente, varía también por las condiciones físicas. Puede variar también por la fatiga personal.

La zona de disparo de una neurona es el inicio del axón, la parte cónica que inicia el axón. Es el lugar dónde se va a generar el potencial de acción. 3. El impulso nervioso

La membrana se hace sensible a determinados iones (se vuelve semipermeable) lo que hace que se abran los canales por un brevísimo momento que dan paso al impulso nervioso, potencial de acción… los aniones y cationes (potasio, sodio…)se mueven de una neurona a otra, debido a que la membrana es semipermeable

La desporalización (fase ascendente) es una reducción de la negatividad interna (reducción del potencial de membrana en reposo, reducción hacia el valor cero del potencial de membrana de una célula desde su potencial de membrana en reposo -70 mlv). Partimos de -70, es cuando la membrana está en reposo. En el medio interno está cargado negativamente y el externo positivamente, en este caso se produce desporalización, el medio interno se positiviza, reduce la negatividad. Cuando se ha reducido en todo el axón, decimos que la membrana se ha despolarizado. Entran iones positivos. En un axón recubierto de mielina, entre cada segmento, que hay una zona desnuda del axón llamados nodos de Ravier, en la que esa desporalización (entrada y salida de iones) se hace a través de esos nodos. Ese cambio de iones se da a saltos, de un nodo de Ravier a otro (conducción saltatoria). En un axón desnudo la entrada y salida de iones se dará a lo largo de todo el axón. Es una conducción lineal, es mucho más lenta que la saltatoria anterior. Los axones mielinizados tienen una mayor velocidad de conducción.

La fase de hiperporalización. Un aumento de la negatividad interna de la membrana (lo contrario que la despolarización) o incremento del potencial de membrana con respecto con el potencial de reposo. La



membrana recupera su negatividad interna, pero como tantos elementos positivos salen al medio externo, que por un brevísimo momento, se carga muy muy negativamente, se encuentra por debajo de los -70 y a eso se le llama hiperporalización.

¿Cómo sucede? El potencial de acción es la inversión rápida del potencial de membrana en reposo. El potencial de acción constituye el mensaje transportado a lo largo del axón, desde el soma al botón axónico. Es también el resultado de los cambios breves en la permeabilidad de la membrana que va a afectar sobre todo a los iones sodio y potasio. El potencial de acción es también un breve impulso eléctrico rapidísimo que constituye la base de la conducción de la información a lo largo del axón. Es también una breve fluctuación (cambio de lugar) del potencial de membrana provocado por una rapidísima apertura y cierre de los canales iónicos regulados por voltaje (los del sodio y potasio principalmente)

Todo esto pasa porque hay un receptor en alguno de los sentidos (tacto, oído, ojos) se estimula la neurona (se genera un potencial de acción, se invierte la polaridad) y pasa a la sgte neurona…hasta llegar al cortex, y ahí se interpreta de la forma correcta (vemos, oímos…)

Cuando la neurona recibe un estímulo, con una intensidad determinada, los canales controlados por voltaje para el sodio se empiezan a abrir y empieza a entrar sodio, con lo cual el medio interno se empieza a positivizar (se empieza a despolarizar la membrana) esto es porque la membrana se ha hecho permeable. Después que haya entrado una cantidad importante de sodio, la membrana se hace permeable al potasio. El potasio está dentro, con carga positiva, y empieza a salir (previamente han entrado grandes cantidades de sodio) y llega un momento en el que la membrana se ha despolarizado totalmente. En el axón recubierto con mielina, sólo sucede la conducción a saltos, en los nodos de Rainver. Cuando ocurre lo mismo a lo largo de todo el axón, es que se ha producido un impulso nervioso (+40 mv, en ese momento se ha producido el impulso eléctrico, fase ascendente) En este punto los canales de sodio se cierran (se hacen refractarios), deja de entrar sodio, pero sigue saliendo potasio (fase de repolarización. Canales de sodio cerrado, y potasio abierto) el medio interno se hace negativo, y sale tanto potasio que llega un momento que rebasa de los -70 mv, y se habla de fase de hiperporalización. Es una fase que dura muy poco e inmediatamente la neurona llega a su situación de potencial de membrana o potencial de membrana en reposo. En esta situación vuelven a actuar las bombas de sodio potasio.

El potencial de acción se conduce a lo largo de todo el axón, siguiendo la ley del todo o nada, es decir, una vez que se ha dado el potencial (que se produce si la desporalización es suficiente), continúa a lo largo de todo el axón con las mismas características, ni aumenta ni disminuye, de hecho, se puede ramificar, pero no variará. ¿Cómo procesamos diferente intensidad? La ley de todo o nada se complementa con la ley de la frecuencia de descarga. Entendemos por frecuencia de descarga la tasa de disparo de un axón de una neurona. La descarga es la producción de potenciales. Con esto queremos decir que una frecuencia de descarga alta (muchos potenciales) va a provocar (en caso de movimiento) contracciones musculares intensas, y una baja, lo contrario. Lo mismo ocurre con los estímulos, un estímulo muy fuerte (como una luz muy brillante) estará relacionado con una frecuencia de descarga elevada.

PEPs Potencial Excitatorio Postsináptico. Es siempre una desporalización, y esto lo que hace es incrementar la posibilidad de descarga (producción de potencial) de la siguiente neurona, que es la neurona postsináptica. Para que se despolarice la siguiente neurona (la postsináptica) es indispensable la liberación de un neurotransmisor entre las dos neuronas que se están comunicando. Ej. Estímulo sobre la piel, se despolariza la primera neurona (-70 a +40), pasa el impulso nervioso. Cuando llega al final del axón de la neurona presináptica se libera un neurotransmisor y es el responsable que en la siguiente neurona, la postsináptica, posiblemente vaya a despolarizar su membrana (pasará de -70 a + 40), y así de una neurona a otra, hasta llegar al córtex.



PIPs. Potencial Inhibitorio Postsináptico. Son siempre hiperpolarizaciones, es decir, aumento de la negatividad interna rebasando los -70 mv. Cada PIPs disminuye la probabilidad de descarga de la siguiente neurona (postsináptica). Es una inhibición.

Potencial graduado o local. Son los potenciales que pueden variar continuamente de amplitud (contrastan con los potenciales de todo o nada) son fluctuaciones de voltaje pequeñas que suelen limitarse a zonas próximas al lugar dónde se producen.

Potencial generador. Es un potencial graduado pero producido en una célula receptora, a partir de un estímulo específico.

Sumación espacial. Es el proceso por el que los potenciales sinápticos generados en distintas regiones de una neurona se suman. Se suman en la zona de disparo de la neurona (era el cono axónico que está en el inicio del axón). Todos los potenciales que recogen las dendritas, se suman en el axón, en la zona de disparo.

Sumación temporal. Superposición o sumación de potenciales sinápticos en la célula postsináptica de los potenciales que llegan temporalmente en distintos momentos.

Tema 11: transmisión sináptica

1. La sinapsis

La sinapsis. Son uniones especializadas mediante las cuales el sistema nervioso envía señales de un lugar a otro mediante sus células nerviosas (contactos funcionales entre células nerviosas o entre neuronas y células efectoras para transmitir información). Hay dos tipos:

Eléctricas. Son uniones que permiten que dos neuronas se comuniquen a través de unas estructuras que físicamente se crean entre ambas que se llaman puentes de unión íntimas, es decir, se generan unos conductos que permiten que las cargas eléctricas pasen de una neurona a la otra. Transmiten señales muy rápidamente pero no pueden amplificarlas

Químicas. Son aquellas que permiten que las neuronas se comuniquen entre sí sin contacto físico entre ellas, sino a través de un neurotransmisor que es una sustancia que se libera entre ambas. Tipos:



Axodendrítica. Esta sinapsis es la que se establece entre el axón de la neurona presináptica y la dendrita de la neurona postsináptica.

Axosomática. Es la que se establece desde el axón de la membrana presináptica hacia la membrana del soma de la siguiente neurona postsináptica.

Axoaxónica. Es la que se establece a través de la confluencia de dos axones.

En la sinapsis intervienen tres elementos:

Es la membrana del botón axónico de la membrana presináptica

La membrana de la neurona postsináptica.

Espacio intersináptico que queda entre ambas neuronas.

2. Sinapsis química

La sinapsis química consta de 4 procesos:

Síntesis y almacenamiento. Para que el neurotransmisor pueda ser liberado desde los botones terminales, es fundamental que la neurona disponga de los mecanismos que permiten sus síntesis y almacenamiento en las vesículas sinápticas. La síntesis normalmente se realiza en el soma neuronal (también puede realizarse directamente en el botón axónico) desde donde es transportado hasta los botones terminales por el axón.

Liberación de neurotransmisor. El potencial de acción ha de llegar a los terminales presinápticos, y conduce a la fusión de las vesículas con la membrana terminal

Interacción del neurotransmisor con sus receptores en la membrana postsináptica. El neurotransmisor liberado se difunde rápidamente a través de la hendidura sináptica, uniéndose a unas proteínas de la membrana postsináptica, los receptores. Cada molécula de neurotransmisor encaja perfectamente con su receptor. La unión del neurotransmisor a su receptor produce la activación de éste, lo que a su vez puede originar diferentes efectos en la neurona postsináptica. Uno de ellos es producir un cambio en la permeabilidad de la membrana como consecuencia de la apertura de canales iónicos y del paso de iones a través de ellos. Estos canales son diferentes de los dependientes de voltaje pues responden únicamente cuando el neurotransmisor se une a sus receptores, y no a los cambios de voltaje, aunque también se caracterizan por abrirse de modo todo o nada (ya sea cuando llega el neurotransmisor como este caso, o cuando se produce desporalización como en el caso de los canales dependientes de los cambios de voltaje)

Inactivación del neurotransmisor. Hace que la sinapsis finalice. Hay dos mecanismos: la inactivación enzimática es llevada a cabo por enzimas específicas que degradan o metabolizan cada neurotransmisor, descomponiéndolo en sus elementos básicos que no son capaces por sí mismos de activar al receptor (hacen desaparecer el neurotransmisor) y el segundo mecanismo es el de Recaptación. Es cuando no se han utilizado neurotransmisores por la membrana de la neurona postsináptica, son recogidos por proteínas insertadas en la membrana del botón terminal presináptico y lo transporta al interior para volver a ser reutilizados. También destacamos que existen neurotransmisores liberados que no son utilizados y que desaparecen por difusión, es decir, se van a difundir con los medios líquidos circundantes (extracelulares)

En el axón, había unos tubos que transportaban las vesículas presinápticas. Estas vesículas llegan al final de axón. Con la llegada del impulso nervioso al final del axón (botón axónico) los canales iónicos para el calcio se van a abrir y entra calcio masivamente al botón axónico, es decir, cuando el potencial de acción alcanza los botones terminales se produce



la despolarización de la membrana presináptica y la apertura de canales de Ca dependientes del voltaje.. El calcio rompe las vesículas sinápticas que hay en el botón axónico que se van fusionando con la membrana del botón. Se libera el neurotransmisor de las vesículas al espacio intrasináptico. Ahí permanece el tiempo suficiente para que los receptores que hay en la membrana de la neurona postsináptica los reconozcan y puedan generar un potencial de acción (PEPs o PIPs) La apertura de canales iónicos, permite el paso de corrientes iónicas a través de la membrana, produciendo cambios en el potencial de la membrana postsináptica: potenciales postsinápticos: si el potencial de membrana se vuelve menos negativo, se produce desporalización, se denominará PEPs, y si se vuelve más negativo, se denominará PIPs)

Receptores. Se encuentran en la membrana postsináptica y responden al neurotransmisor que se libera en la hendidura presináptica. Tipos:

Receptores ionotrópicos. Está localizado en el canal iónico. Cuando se libera el neurotransmisor, y se reconoce por este receptor, se abre el canal iónico, a su través pasan los iones de ese canal (sigue la ley de la llave y la cerradura)

Receptores metabotrópico. Está localizado en una proteína señal, que tiene asociada una familia de proteínas conocida con el nombre de proteínas G, que está constituida por subunidades. Se libera el neurotransmisor en la hendidura, va a ser reconocido por el receptor (proteína señal), que están vinculadas con proteínas G. Una vez reconocido el neurotransmisor, se va a liberar una subunidad de esa familia de proteínas G. a partir de ahí pueden ocurrir: que se una a un canal iónico o que esa subunidad actúe estimulando o iniciando toda una serie de reacciones químicas entre las cuales está la síntesis de lo que llamamos segundos mensajeros. Un segundo mensajero es una sustancia química de acción lenta, presente siempre en la neurona postsináptica cuya función básica es amplificar los efectos de los impulsos nerviosos y puede originar cambios en el potencial eléctrico de la membrana.

Autoreceptor. Es una molécula receptora que se localiza en la misma neurona que lo ha producido. Generalmente participan en la regulación de la cantidad de neurotransmisor que se libera.

En lo que hace referencia a la síntesis y almacenamiento de los neurotransmisores, existen diversas sustancias químicas que pueden afectar a estos dos procesos.

Fármaco agonista. Es aquel que facilita o reproduce un neurotransmisor, es decir, que hace lo mismo que un neurotransmisor. Fármaco antagonista. Inhibe o impide la función de un neurotransmisor en la célula postsináptica. Pj. Impedimos que alguien tenga una crisis compulsiva.

¿Qué pasa con los neurotransmisores? Desaparecen en la hendidura sináptica mediante 3 procesos, que no dejan que sean reconocidos por los receptores postsinápticos:

Por difusión. Se va a difundir en los medios líquidos circundantes (extracelular)

Destrucción enzimática. neurotransmisiones que poseen una enzima específica. Acetilcolina es un neurotransmisor muy expandido.

Recaptación del neurotransmisor. Una vez que el neurotransmisor haya realizado su función. Es atraído por la neurona presináptica, por la neurona que se formó

Unión neuromuscular: son iguales que lo que hemos dado pero es distinta en que la unión entre la fibra muscular y la neurona.



Tema 12: transmisores químicos

Un transmisor químico es una sustancia a través de la cual se envía información, ya sea en el propio organismo que produce esa sustancia o en otro organismo distinto que pertenece a la misma especie. Todos los mecanismos de transmisión de este tipo requieren unas células especializadas que producen esa sustancia y unos receptores que recogen esa información. Se pueden clasificar en 4 tipos:

Neuromoduladores

Hormonas los produce un organismo y actúan en ese mismo organismo

Neurotransmisores.

Feromonas. Las produce un organismo y actúan en otro organismo de la misma especie

Un neurotransmisor es una sustancia química que es liberada desde los botones axónicos que van a ser reconocidos por los receptores localizados en la neurona postsináptica (membrana) y también pueden ser reconocidos por una fibra muscular o glándulas. Se libera una sustancia y hay muy poca distancia entre el lugar que se libera y se recoge.

Los neuromoduladores igual se liberan desde las neuronas, pero a diferencia de los neurotransmisores, para ser reconocidos, viajan amplias distancias dentro del propio organismo desde el lugar dónde se producen en el botón axónico de la neurona, y para realizar su función deben viajar largas distancias. Su función es modular la actividad de muchas neuronas en zonas concretas del cerebro. Los neurotransmisores son recogidos por receptores que activan directamente canales iónicos, y los neuromoduladores activan proteínas G, no producen directamente potenciales postsinápticos, pero son capaces de regular la mayor o menor actividad de los canales iónicos asociados a receptores ionotrópicos.

Las hormonas se producen en las glándulas endocrinas de secreción interna (hipófisis, tiroides…) y son distribuidas por todo el organismo a través del torrente sanguíneo. Necesitan de receptores especializados que las reconozcan.

Las feromonas son sustancias químicas que produce un organismo pero son liberadas al medioambiente a través del sudor, orina… (siempre se liberan al medio externo). Aquí son reconocidas por los receptores que tienen en las fosas nasales otros organismos de la misma especie. Afectan a la conducta y sobre todo a la conducta reproductiva.

Para que una sustancia sea reconocida como neurotransmisora ha de cumplir una serie de características:

Debe ser sintetizado en una neurona

Debe ser almacenado en la propia neurona (botón axónico)

Con la llegada del impulso nervioso al botón, ese neurotransmisor se libera a la hendidura sináptica.

Debe ser reconocido por los receptores especializados que hay en la membrana de la neurona postsináptica, y generarán un PEPs o PIPs.

Esta sustancia reconocida por el receptor, desaparecerá de la hendidura sináptica.

Clases de neurotransmisores:

Acetilcolina Ach. Se habla de sinapsis colinérgicas (la acetilcolina se une a receptores colinérgicos). Es el neurotransmisor de la unión neuromuscular (sinapsis entre neuronas y fibras musculares), de las sinapsis que se establecen en los ganglios, etc. Principalmente relacionada con la función motora. son las que liberan



acetilcolina (el neurotransmisor que actúa es la acetilcolina). Es una sustancia transmisora que interviene en los músculos esqueléticos. La función o efecto es excitatorio sobre las membranas de las fibras musculares esqueléticas, pero también tiene un efecto inhibitorio que se da sobre las fibras musculares del corazón. La actividad de la acetilcolina va a depender de los receptores Postsinápticos que estimula. (ej Cuando actúa sobre las fibras del corazón, actúa en los canales iónicos produciendo hiperpolarizaciones, que son inhibiciones; y cuando actúa sobre las fibras musculares esqueléticas produce una desporalización, por lo tanto una excitación, por lo que aumenta la posibilidad de descarga de la siguiente neurona).

Existen dos receptores para la acetilcolina. Uno es ionotrópico y otro metabotrópico. Ambos son estimulados por dos sustancias. El ionotrópico es estimulado por la nicotina (receptores nicotínicos), es decir, ya sea acetilcolina o nicotina, será reconocida por el receptor postsinápticos. El segundo receptor metabotrópico es estimulado por la muscarina (receptores muscarínicos). Las fibras musculares que deben contraerse muy rápidamente, se habla de receptores ionotrópicos o nicotínico.

Existen sustancias que bloquean estos receptores, como la atropina, que bloquea los receptores muscarínicos, y los receptores nicotínicos son bloqueados por curare, que es un veneno que produce una parálisis motora, y ésta afecta a los músculos respiratorios.

La acetilcolina, una vez que realiza su función, es degradada por la acetilcolinesterasa (AchE). Si aplicamos un fármaco que destruyen esta enzima que destruye la acetilcolina, se mantiene la acetilcolina durante más tiempo, produciendo impulsos nerviosos.

Existen sustancias que influyen en la liberación de acetilcolina, que suelen tratar trastornos que cursan con la actividad motora y otras pueden ser letales, como la toxina botulínica, que produce la muerte en todo el organismo, porque inhibe la liberación de Ach, al inhibirla, la función motora queda reducida (incluyendo músculos respiratorios) hasta la muerte. Esta toxina está relacionada con el tratamiento con botox, que se inyecta en los músculos faciales y lo que hace es detener las contracciones musculares que causan las arrugas.

Los núcleos en el SNC es un lugar donde se va a encontrar agrupados cuerpos o somas de neuronas y se les va a dar distinto nombre a cada uno de ellos. El ganglio es la estructura fuera del SNC, está en el SNP que está constituida básicamente por cuerpos de neuronas.

Monoaminas. Se clasifican en 4 apartados:

Adrenalina (epinefrina).

Noradrenalina (norepinefrina) catecolaminas.

Dopamina.

Serotonina. Indolamina

“Un gen puede estar en un organismo y activarse o no activarse, desencadenado por el medio ambiente (circunstancias, interacción…)”

Las Monoaminas las producen las neuronas en el encéfalo (neuronas monoaminérgicas, se habla de estructuras en las cuales las neuronas se comunican a través de neurotransmisores Monoaminas)

La dopamina va a generar PEPs y PIPs. Está implicado en el movimiento, en la atención, en el aprendizaje y en los efectos reforzantes de las drogas de abuso. El precursor de la dopamina es un aminoácido que es la tirosina (y la dopamina actúa de precursor de la noradrenalina y de la adrenalina después)



Tirosina L-dopa dopamina noradrenalina

Nuestro cerebro posee varios sistemas de neuronas dopaminérgicas. De entre estos sistemas neurodopaminérgicos, uno se localiza en el mesencéfalo y tronco del encéfalo donde vamos a encontrar unos núcleos motores realmente importantes. Entre esos núcleos motores hay uno especialmente importante: La sustancia negra. La sustancia negra es el gran núcleo motor del tronco del encéfalo. La sustancia negra forma parte de uno de los sistemas dopaminérgicos. A otro nivel (más superiormente) vamos a encontrar los núcleos basales (ganglios basales). Hay varios y su función está relacionada también con los efectos motores. También forman parte de los sistemas dopaminérgicos. La destrucción de las neuronas dopaminérgicas que constituyen la sustancia negra, van a ser la causa de una enfermedad que conocemos como la enfermedad de parkinson (rigidez en las extremidades, equilibrio deficiente, dificultad para el inicio del movimiento, expresión de máscara). Además estos sistemas dopaminérgicos están relacionados con la formación de memoria a corto plazo, la planificación y elaboración de estrategias para resolución de problemas. Los receptores dopaminérgicos son de cinco tipos, todos metabotrópicos.

Entre los fármacos que inhiben la recaptación (que hacen desaparecer los neurotransmisores de dopamina), que actúan como agonistas, están las amphetaminas que tienen efectos complejos en el organismo. Amphetaminas van a liberar noradrenalina con todas las complejas consecuencias. La cocaína es otro de los fármacos y actúa bloqueando los canales de sodio controlados por voltaje. No entra sodio, no entra información. Actúan a nivel de comunicación.

La producción de catecolaminas (adrenalina, noradrenalina, dopamina) en general está controlada por una encimas MAO. Encima que controla la producción de catecolaminas que está en el interior de botones axónicos (terminales) de las neuronas monoaminérgicas en donde se encargan de eliminar el exceso de neurotransmisores. La MAO está también en la sangre donde inactiva las aminas que son perjudiciales de algunas comidas (chocolate, queso…)

La noradrenalina (norepinefrina) está localizada en las neuronas del SNC y SNP (autónomo). Se encarga de la energía del cuerpo. Es sintetizado por la dopamina. La adrenalina es una hormona que se produce en la medula de las glándulas suprarrenales junto con las gónadas doble (incrementa la frecuencia cardiaca, contrae los vasos sanguíneos, dilata los conductos de aire…). Actúa como transmisor químico en el cerebro. Todas las regiones a nivel cerebral reciben aferencias (información) de neuronas noradrinérgicas. El efecto principal que llega al cerebro y al córtex es un aumento del estado de vigilancia del organismo. Hay varios tipos de receptores adrenérgicos que responden a los dos tipos, todos metabotrópico.

Serotonina: Interviene en la regulación de los estados de ánimo, control de la ingesta, sueño, regulación del dolor. Las neuronas serotoninérgicas actúan a nivel de todo el encéfalo, tiene un aminoácido precursor que es el Triptófano. Es importante que las neuronas que se localizan en el tronco del encéfalo van a proyectar sus fibras a la corteza cerebral (Córtex). Los receptores para la serotonina solo uno de los 7 es ionotrópico. Entre los fármacos que inhiben la recaptación están algunos que se utilizan para el tratamiento de trastornos mentales. Uno es la Fluoxetina, Prozac, se emplea en trastornos como la depresión, estado compulsivo obsesivo, etc. . El LSD es una droga que tiene efectos halozonogen. Este tipo de drogas interactúa en los estados serotonérgicos. Otra droga que actúa en estas vías es el XTC (Extasis), MDMA que actúa como agonista de la serotonina (facilita) y adrenalina. Podría causar déficit cognitivo grave.

Aminoácidos. Componentes básicos de las proteínas que actúan como neurotransmisores químicos en el encéfalo. Hay 8 tipos, pero se van a estudiar 3:

Glutamato. Una de las principales sustancias transmisoras excitadoras en el SNC. Responde a 4 receptores: 3 ionotrópicos y 1 metabotrópico. Uno de los ionotrópicos es un receptor que controla un canal iónico está relacionado con los canales de sodio y calcio controlado por voltaje. Uno de los



receptores tiene un lugar de ajuste (reconoce) para una sustancia que se conoce como “polvo de ángel” llamada fenciclidina, que es un antagonista del ácido glutámico. Cuando la fenciclidina ocupa su lugar de unión en el receptor, se bloquean los canales de calcio (deja de pasar) por eso, como este neurotransmisor controla los estados de ánimo, cuando encaja esta sustancia (polvo de ángel) se pueden dar los siguientes síntomas: alteración de la imagen corporal, sentimiento de aislamiento, sentimiento de soledad, desorganización cognitiva, somnolencia, apatía, hostilidad, estados de euforia…

GABA (ácido gamma-aminobutírico). Se sintetiza a partir del ácido glutámico. Tiene dos receptores: uno ionotrópico y otro metabotrópico. El ionotrópico, además de un lugar para el GABA, tiene otros cuatro lugares para otras sustancias: las benzodiacepinas (tranquilizantes, o tipo de ansiolíticos) son promotores del sueño y producen relajación muscular; los barbitúricos que actúan como sedantes en el SNC, utilizados a dosis elevadas, se generan dificultades para hablar, para tropezar, etc…

Glicina. Es un neurotransmisor inhibitorio, produce inhibición. Ej. El tétanos produce una bacteria que produce a su vez en el organismo que se libere glicina, por lo que deja de haber efecto inhibidor sobre los músculos, por lo que genera contracción continua a nivel muscular. Hay un receptor para la glicina que es ionotrópico que controla el canal de cloro.

Péptidos. Agrupaciones de dos o más aminoácidos unidos por un enlace especial, llamado enlace peptídico. Hay neuronas en el SNC que producen péptidos que actúan como neurotransmisores. Entre los péptidos más conocidos están los opioides endógenos. Los opiáceos hacen referencia a fármacos (exógeno) con el mismo efecto que los opioides que produce el organismo. En los años 70 se descubrieron zonas en el cerebro con receptores para los opiáceos, y también descubrieron que había receptores para otro tipo de sustancias opioides, entre las que están las encefalinas que son opioides endógenos. La función de estas encefalinas es actuar sobre el sistema de analgesia del organismo inhibiendo dolor. En una situación extrema de dolor, el cerebro empieza a producir esa sustancia que controla esa situación de dolor intenso.

Bloque 5: etología

Tema 13: introducción a la etología

Etología: tiene como objetivo fundamental y esencial explicar el significado adaptativo de la conducta y su historia evolutiva. Para ello busca datos a través, generalmente de la observación de la conducta y experimentos de campo.

Psicologia comparada: se interesa por la evolución de los procesos mentales superiores y se interesa especialmente por la medida en que cada especie es capaz de modificar su conducta en función de la experiencia. Obtiene sus datos generalmente enestudios de la labortorio enlos que hay un riguroso control de las posible variables. Para los psicólogos comparativos, su interés se centra en la evolución de los procesos mentales superiores. Desde esa perspectiva trata de explicar en qué medida cada especie puede modificar su conducta en función de la experiencia, es decir, siguiendo las leyes del aprendizaje. La psicología comparada



obtiene sus datos de sus experimentos de laboratorio en los que se controla exhaustivamente las variables. Los etólogos obtienen sus datos a partir de la observación en experimentos de campo.

Psicología animal: estudia la conducta tanto adquirida como innata desde el marco de la teoría de la evolución. En el siglo XIX se fijo el axioma de que la conducta se puede estudiar desde la perspectiva evolucionista, lo que equivalía a que se podía estudiar la evolución de la conducta. En el siglo XX destacan tres personajes que recibieron el novel: Lorenz, que estudio la impronta; Von Frisch y Timbergen, que enuncio sus 4 preguntas. Una primera la causación, que dijo ¿Cuáles son los mecanismos objetivos que explican la conducta?, la segunda la ontogénia como se desarrolla una conducta concreta en un individuo, la tercera la función, como la conducta favorece la supervivencia y la reporducción de un individiuo y/o sus descendientes. Y la ultima fue la evolución, cual es la historia filogenética de un patrón conductual.

Whitman es uno de los estudiosos de la etología. Muere a principios del siglo XX y la aportación más importante que hace es: la conducta debe ser estudiada desde una perspectiva evolutiva, es decir, lo que se puede estudiar la evolución de la conducta. Craig, que es uno de sus discípulos, profundizo en los patrones fijos de conducta. Son iniciadores de la etología. Otros etólogos son Lorenzt (impronta filial) y Timbergen… Las 4 cuestiones que se plantean y tratan de responder desde la etología son:

¿Cuáles son los mecanismos objetivos que explican la conducta? (causación)

¿cómo se desarrolla una conducta concreta en un individuo? (ontogenia)

¿cómo la conducta favorece la supervivencia y la reproducción de un individuo y de sus descendientes? (función)

¿cuál es la historia filogenética de un patrón conductual concreto? (evolución)

Las dos primeras preguntas serían el cómo de la conducta y las dos últimas el por qué


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