GUÍA

Guía N° 8 2012
UNIDAD 2: REGULACIÓN DE LAS FUNCIONES VITALES Y HOMEOSTASIS
SUB-UNIDAD 2: SISTEMA NERVIOSO
Biología Profundización
En esta sesión tú podrás:
- Dominio del concepto de vía eferente.
- Reconocer la estructura del músculo y comprender la fisiología de la contracción
muscular.
- Conocer los componentes de sistema muscular (esquelético, liso y cardíaco) y su
conexión funcional con diversas partes del sistema nervioso, inervación del músculo.
Actividad refleja y motricidad voluntaria.
- Conocer la regulación nerviosa de la ventilación pulmonar.
VÍAS EFERENTES O MOTORAS
El sistema nervioso cumple tres funciones básicas: Sensitiva, integradora y motora.
Estas tres funciones están conectadas a nivel de la medula espinal y que constituyen las
vías aferentes o sensitivas y eferentes o motoras.
Las vías eferentes o motoras transportan la información en forma de impulsos
(señales) desde el sistema nervioso central (médula espinal o cerebro) hacia la periferia
(músculos o glándulas). Su función es participar en funciones corporales como
contracción de la musculatura esquelética, contracciones musculares lisas de los
órganos internos y secreción de glándulas exocrinas y endocrinas, mediante impulsos
nerviosos llamados efectores.
Autor: Francisca Vergara D. / Edición: Katherine Brante C.
Consultas: biología@preusm.cl / www.preusm.cl
1
Guía N° 8 2012
Contracción Muscular
La unión neuromuscular (unión del sistema nervioso con el sistema muscular) es
básicamente el conjunto de un axón y una fibra muscular. La zona final del axón se
hallan mitocondrias y otros elementos que participan en la formación y almacenaje del
neurotransmisor de la estimulación muscular: la acetilcolina.
Al otro lado de la terminal axónica se encuentra la membrana celular de la fibra
muscular. A esta zona se la denomina placa motora. La zona intermedia entre la
terminal nerviosa y la placa motora se denomina hendidura sináptica. La fibra muscular
tiene forma alargada y en su interior se encuentran varios núcleos y las estructuras
encargadas de la contracción muscular que son las miofibrillas.
Las miofibrillas se encuentran formadas por unidades contráctiles básicas denominadas
sarcómeras. A su vez en el interior de cada sarcómera se encuentran unos filamentos
proteicos inicialmente responsables de la contracción: la actina y la miosina.
2
Guía N° 8 2012
Al deslizarse entre ellas producen acortamiento de la sarcómera y con ello la
contracción muscular. Adyacentemente existen otras proteínas, la troponina y la
tropomiosina, que actúan de reguladoras.
Para producir la contracción muscular la acetilcolina liberada a la hendidura llega hasta
la superficie de la placa motora, donde interfiere con unos receptores especiales para
este neurotransmisor. La acetilcolina se une entonces a los receptores que se
encuentran sobre la
placa motora. Para que
esta no se mantenga en
el tiempo (lo que
llevaría a mantener una
contracción constante
del musculo), en la
hendidura existe una
enzima encargada de
degradar la acetilcolina:
la acetilcolinesterasa.
Esta enzima desintegra
la acetilcolina en colina
y
acetato.
Estos
metabolitos
son
tomados por el axón
que los reutiliza para
sintetizar
acetilcolina
nuevamente.
Regulación nerviosa de la contracción muscular
¿Recuerdas qué división del sistema nervioso conduce los impulsos que provocan la
contracción de los diferentes tipos musculares? La contracción de los diferentes tipos
de músculos está determinada por las vías eferentes del sistema nervioso periférico
(SNP), ya sea somático o autónomo.
3
Guía N° 8 2012
La contracción o relajación de los músculos esqueléticos está controlada por fibras
nerviosas eferentes que forman parte del sistema nervioso somático (SNS), las que
conducen impulsos nerviosos desde áreas específicas de la corteza cerebral, que es la
principal región que controla el inicio de los movimientos voluntarios.
La actividad de los músculos
lisos
(involuntarios),
del
músculo cardiaco y de las
glándulas del organismo está
regulada por las fibras
nerviosas
eferentes
del
sistema nervioso autónomo
(SNA).
Estas fibras se agrupan en los
diversos nervios raquídeos
que son los que se conectan
con la médula espinal. En
coordinación con el sistema
nervioso central (encéfalo y
médula espinal), el sistema
nervioso autónomo controla
las principales funciones
vitales de nuestro organismo.
A continuación se representan
algunos de los principales
procesos
fisiológicos
controlados por el sistema
nervioso autónomo, a través
de sus vías eferentes.
(Fuente Regulación nerviosa de a
coontracción muscular: Santillana)
4
Guía N° 8 2012
Ventilación pulmonar
¿Qué tipo de neuronas, aferentes o eferentes, son necesarias para que ocurra la
ventilación pulmonar? La ventilación pulmonar es un claro ejemplo de cómo las vías
nerviosas aferentes (sensitivas) y eferentes (motoras) intervienen para regular un
mismo proceso. El control nervioso de la ventilación pulmonar está regulado por el
centro respiratorio. El centro respiratorio está formado por grupos de neuronas que,
funcionalmente, se dividen en tres áreas: el área rítmica bulbar, que posee las áreas
inspiratoria y espiratoria y está ubicada en el bulbo raquídeo, y las áreas neumotáxica y
apnéusica, ubicadas en la protuberancia.
Al activarse el área inspiratoria (cuando el aire abandona los pulmones) se conducen
impulsos nerviosos, a través de determinados nervios, que provocan la contracción de
los músculos intercostales externos y del diafragma, con lo cual se produce la
inspiración.
En las paredes de los bronquios y bronquiolos existen receptores sensibles a la
distensión, los que envían impulsos nerviosos, a través de nervios, hasta el área
inspiratoria, provocando su inhibición. Esto determina la relajación de los músculos
(intercostales y diafragma) y ocurre la espiración. Cuando el aire abandona los
pulmones, los receptores de distensión dejan de ser estimulados, por lo tanto, cesa la
inhibición del área inspiratoria y se puede iniciar una nueva inspiración.
El área rítmica bulbar regula el ciclo de la ventilación, es decir, la relación entre los
tiempos de inspiración y espiración, y también controla la amplitud del ciclo. El centro
respiratorio también está bajo la influencia de la corteza cerebral, lo cual permite,
dentro de ciertos límites, el control voluntario de los movimientos respiratorios,
tanto de la inspiración como de la espiración.
5
Guía N° 8 2012
6
Guía N° 8 2012
Frecuencia y profundidad de la ventilación pulmonar
El centro respiratorio del tronco encefálico ajusta la respiración según los niveles de
actividad física: reduce la frecuencia durante el sueño y la aumenta durante el ejercicio
físico. En esta última situación, además, aumenta la profundidad de la ventilación
pulmonar.
¿De qué dependen la frecuencia y profundidad de la ventilación pulmonar? Para
responder esta pregunta se debe tener en cuenta que las células más activas liberan
más dióxido de carbono porque tienen frecuencias más altas de respiración celular. El
centro respiratorio está conectado con vías aferentes provenientes de un tipo de
receptores (quimiorreceptores), llamados cuerpos carotídeos y cuerpos aórticos, que
están en contacto con la sangre que pasa por estas arterias. Estos receptores envían
información sobre la composición química de la sangre. Cuando aumenta la presión de
dióxido de carbono (PCO2) o cuando disminuye la presión de oxígeno (PO2), se estimula
la actividad del centro respiratorio, lo que determina el incremento de la frecuencia y
de la profundidad de la ventilación pulmonar. El centro respiratorio también está
modulado por quimiorreceptores localizados en el bulbo raquídeo.
(Fuente Ventilación pulmonar: Santillana)
7
Guía N° 8 2012
¡Prepárate para la PSU!
Analiza y resuelve las siguientes preguntas tipo PSU. Recuerda siempre leer atentamente:
1. La generación de un potencial de acción en la neurona, requiere:
I. Canales de sodio voltaje-dependientes.
II. Un estímulo umbral.
III. De envoltorios de mielina.
A) Sólo I
B) Sólo II
C) I y II
D) II y III
E) I, II y III
2. Con respecto a la fisiología neuronal, cuál de las afirmaciones es incorrecta:
A) Existen sinapsis excitatorias e inhibitorias.
B) La bomba Na+/K+ -ATP asa mantiene el potencial de reposo.
C) El calcio promueve la movilización de las vesículas sinápticas.
D) El impulso nervioso se debe a polaridad de la neurona.
E) En la sinapsis química la conducción es en un solo sentido.
3. Respecto a la distribución del sodio y del potasio entre el LEC y el LIC es
correcto que:
A) El sodio solo se halla en el LEC y el potasio en el LIC
B) El sodio solo se halla en el LIC y el potasio en el LEC
C) Ambos cationes de hallan solo en el LEC
D) El sodio se encuentra en mayor concentración en el LEC que en el LIC, y el potasio a
la inversa.
E) El sodio se encuentra en mayor concentración en el LIC que en el LEC, y el potasio a la
inversa.
8
Guía N° 8 2012
4. El Cianuro es un compuesto que impide la respiración celular. En el gráfico siguiente
se muestra el efecto del cianuro en el potencial electroquímico de membrana:
Estos
resultados muestran que el cambio inducido en la membrana:
I. Se puede describir como una despolarización transitoria.
II. Según la variable independiente, corresponde a un potencial de acción.
III. Es reversible, por lo que la membrana no fue afectada.
A) Sólo I
B) Sólo II
C) I y III
D) II y III
E) I, II y III
5. La fase de descenso o repolarización del potencial de acción se debe a la:
I. Apertura de canales de K+.
II. Inactivación de canales de Na+.
III. Activación de la bomba sodio-potasio.
A) Sólo I
B) Sólo II
C) Sólo III
D) I y II
E) I, II y III
9
Guía N° 8 2012
6. El calcio como catión (Ca+2) tiene como función:
A) Constituir a los tejidos óseos y dental.
B) Participar en la conducción del impulso nervioso.
C) Participar en la fatiga muscular.
D) Constituir a las proteínas de membrana.
E) Participar en la síntesis de hormonas tiroídeas.
7. Aumenta(n) la permeabilidad de la membrana del axón:
I. Un estimulo umbral.
II. Un estimulo supraumbral.
III. Un cambio en la polaridad de la membrana.
A) Sólo I
B) Sólo II
C) Sólo III
D) I y II
E) I, II y III
8. Las fibras mielinizadas, en comparación con las no mielinizadas
A) Propagan potenciales de acción más amplios.
B) Conducen impulsos nerviosos más lentamente.
C) Conducen impulsos nerviosos más rápidamente.
D) Tienen más posibilidad de regenerarse.
E) No se encuentran en el sistema nerviosos periférico.
9. La despolarización y la repolarización se producen respectivamente a causa de:
A) Entrada de sodio y salida de sodio.
B) Entrada de potasio y salida de potasio.
C) Entrada de sodio y entrada de cloruro.
D) Entrada de sodio y salida de potasio.
E) Salida de potasio y salida de cloruro.
10. Observe el siguiente gráfico, en que se tiñen las barras correspondientes a las
despolarizaciones que se auto-propagan como potenciales de acción y se dejan en
blanco las correspondientes a despolarizaciones locales.
10
Guía N° 8 2012
El gráfico nos muestra que:
A) Distintas neuronas tienen distintos umbrales de excitación.
B) La magnitud de la estimulación influye sobre la velocidad de conducción.
C) La magnitud de la estimulación NO influye en la velocidad de conducción.
D) El potencial de acción es todo o nada.
E) El potencial de acción tiene una magnitud característica para cada tipo neuronal.
11. ¿Cuál de los siguientes factores influyen en la velocidad de conducción de
impulsos nerviosos?
I. Vaina de mielina.
II. Intensidad de la estimulación.
III. Diámetro del axón.
A) Solo I
B) Solo II
C) Solo III
D) I y III
E) I, II y III
12. Se realiza una fuerza que contrae un grupo determinado de músculos, pero no se
observa cambio aparente en su longitud, se trata de:
A) Una contracción isométrica.
B) Una contracción isovolumétrica.
C) Una contracción isotónica.
D) Un potencial de reposo.
11
Guía N° 8 2012
E) Una sumación espacila de potenciales.
13. El músculo liso tiene propiedades que permiten controlar funciones, tan
aparentemente distintas, como el (la):
I. Peristaltismo intestinal aún en estados inconscientes.
II. Cantidad de luz que ingresa al globo ocular.
III. Micción y la defecación.
A) Sólo I
B) I y II
C) I y III
D) II y III
E) I, II y III.
14. Se puede afirmar que en la contracción y relajación muscular, el Ca2+:
I. Se almacena, en condiciones de reposo, en el retículo sarcoplásmico.
II. Permite que queden al descubierto los sitios de unión actina-miosina.
III. Se libera al sarcoplasma cuando se despolariza el sarcolema.
A) Sólo I
B) Sólo II
C) Sólo III
D) II y III
E) I, II y III
15. Al unirse la acetilcolina a su receptor en la placa neuromuscular:
A) Permite el paso de cationes a favor de su gradiente.
B) Deja pasar iones en contra de su gradiente.
C) Consume energía del metabolismo para funcionar.
D) Funciona iniciando reacciones metabólicas intracelulares.
E) Reduce la excitabilidad del músculo.
12