Biología

Para grado 8º y 9º

Programa de Bachillerato Semipresencial y a Distancia

Fundación Atenea y Centro Educativo Bolivariano

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Biología para grado 8° y 9°

Núcleo 1

La Evolución Y Sistemas de Locomoción

La Evolución

Pocas ideas han cambiado tan profundamente nuestra visión de la naturaleza como la misma idea de cambio que implica la evolución de los seres vivos. Los organismos biológicos se agrupan en unidades naturales de reproducción que denominamos especies. Las especies que ahora pueblan la Tierra proceden de otras especies distintas que existieron en el pasado, a través de un proceso de descendencia con modificación. La evolución biológica es el proceso histórico de transformación de unas especies en otras especies descendientes, e incluye la extinción de la gran mayoría de las especies que han existido. Una de las ideas más románticas contenidas en la evolución de la vida es que dos organismos vivos cualesquiera, por diferentes que sean, comparten un antecesor común en algún momento del pasado. Nosotros y cualquier chimpancé actual compartimos un antepasado hace algo así como 5 millones años. También tenemos un antecesor común con cualquiera de las bacterias hoy existentes, aunque el tiempo a este antecesor se remonte en este caso a más de 3000 millones de años.

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La idea de evolución por modificación y derivación de nuevas especies implica la existencia de

antepasados comunes para cualquier par de especies. Hay un antepasado común del hombre y el

chimpancé, y del hombre y las bacterias. La evolución es el gran principio unificador de la Biología, sin

ella no es posible entender ni las propiedades distintivas de los organismos, sus adaptaciones; ni las

relaciones de mayor o menor proximidad que existen entre las distintas especies. La teoría evolutiva se

relaciona con el resto de la biología de forma análoga a como el estudio de la historia se relaciona con las

ciencias sociales. La famosa frase del genético evolucionista Theodosius Dobzhansky que abre este

tema, no es más que una aplicación particular del principio más general que afirma que nada puede

entenderse sin una perspectiva histórica.

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La revolución darwiniana

Aunque la idea de la evolución tenía precedentes, no fue hasta 1859, con la aparición de la obra El origen

de las especies del naturalista británico Charles Darwin, que la idea de la evolución se estableció

definitivamente. Darwin recopiló e interpretó un gran número de observaciones y experimentos de muy

diversas disciplinas de investigación y los presentó como un argumento irrefutable en favor del hecho de

la evolución. Pero Darwin suministró además un mecanismo para explicar las adaptaciones complejas y

características de los seres vivos: la selección natural. ¿Qué significó la teoría de la evolución y de la

selección natural en el contexto de la biología del siglo XIX? En 1802 el teólogo W. Paley publica la

obra Teología natural, en donde arguye que el diseño funcional de los organismos evidenciaba la

existencia de un creador omnisapiente. Según él, el ojo humano, con su delicado diseño, constituía una

prueba concluyente de la existencia de Dios. Para los naturalistas que querían explicar los fenómenos

biológicos por procesos naturales, explicar la adaptación, la maravillosa adecuación de los organismos a

su ambiente, constituía el problema fundamental.

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El gran reto de Darwin era explicar las complejas adaptaciones de los organismos vivos, como el diseño

funcional de un ojo, por mecanismos naturales. La solución de Darwin fue proponer el mecanismo de la

selección natural

El argumento del diseño de Paley tenía una gran influencia en los naturalistas del XIX, a pesar de que

esta visión intervencionista violaba flagrantemente el concepto de naturaleza que se había establecido

con el desarrollo de la física en los siglos XVI y XVII. Los fenómenos del Universo, según esta nueva

concepción, eran explicables por procesos naturales. La naturaleza, per se, era un objeto lícito para

preguntar y contestar científicamente. Con el Origen de Darwin se introduce esta revolución en la

Biología. Lo verdaderamente revolucionario en Darwin fue el proponer un mecanismo natural para

explicar la génesis, diversidad y adaptación de los organismos.

El naturalista británico Charles Darwin (1809-1882) introdujo en su libro El origen de las especies (1859) dos ideas revolucionarias: la evolución biológica y la selección natural

Para imponer su teoría de la evolución y de la selección natural, Darwin tuvo que introducir una nueva forma de entender la variación en la naturaleza, el pensamiento poblacional. En el tiempo de Darwin las especies se consideraban entidades fijas e inmutables; representaban a un tipo platónico, la idea perfecta de la mente de su creador. Las diferencias en la forma, en la conducta, o en la fisiología de los organismos de una especie no eran más que imperfecciones, errores en la materialización de la idea de la especie. En contraste con esta visión esencialista dominante, la variación individual, lejos de ser trivial, es para Darwin la piedra angular de la evolución. La variación en el seno de las especies o poblaciones es lo único real, es la materia prima de la evolución, a partir de la que se va a crear toda la diversidad biológica. Son las diferencias existentes entre los organismos de una especie las que, al magnificarse en el espacio y en el tiempo, producirán nuevas poblaciones, nuevas especies, y por extensión, toda la diversidad biológica.

Bajo la visión darwiniana, la variación es la única realidad de las especies. No hay un color de piel en la especie humana ideal o arquetípico. Cada individuo con su variación característica es un elemento esencial de nuestra especie.

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El estudio de la evolución

Los estudios y afirmaciones acerca de la evolución generalmente se refieren a uno de dos aspectos

distintos: (1) las investigaciones acerca del hecho de la evolución y (2) las que se refieren al mecanismo

de la evolución. Las primeras abarcan las disciplinas biológicas, tales como la paleontología, la

clasificación, la biología comparada, la biología de poblaciones,... que muestran de manera inequívoca el

hecho de la evolución. Las segundas, las afirmaciones acerca del mecanismo de la evolución, son el

objeto principal de estudio de la genética de poblaciones, y nos informan de los factores, fuerzas o

procesos que producen el cambio evolutivo, es decir, los mecanismos naturales que causan la

descendencia con modificación. Una analogía cotidiana que ilustra esta distinción es la del tiempo

meteorológico. Las precipitaciones, los vientos, las gotas frías, los tifones, son las evidencias que

constituyen las afirmaciones de hecho del tiempo atmosférico. Ahora bien, si queremos explicar el porqué

se dan los diferentes fenómenos meteorológicos, entonces nos tenemos que introducir en el ámbito de

las afirmaciones del proceso o de los mecanismos meteorológicos. Debemos proponer los factores, tales

como las diferencias de temperatura entre distintas masas de aire, que producen los fenómenos

meteorológicos.

La evidencia de la evolución

La evolución que se da en una escala reducida, en el interior de una especie y en el intervalo de unas

pocas generaciones, se denomina microevolución. La macroevolución es la evolución a gran escala, y

abarca periodos considerables de tiempo, y grandes procesos de transformación; en el caso más extremo

comprendería toda la evolución de la vida. Se pueden efectuar experimentos y/o observaciones de

poblaciones de especies actuales a pequeña escala y obtener evidencia directa de evolución. Hay

muchos ejemplos en los que se detecta la evolución en acción, como el clásico caso del melanismo

industrial que se comentará más adelante. La selección artificial efectuada por el hombre en el perro o el

caballo son también claros ejemplos que muestran el potencial de modificación de una especie. Por su

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propia dimensión temporal, no podemos demostrar la macroevolución directamente, exceptuando los

casos de creación de nuevas especies de plantas mediante cruzamiento de especies distintas por el

hombre. Aunque la evidencia evolutiva que suministra el registro fósil, la biología comparada, y la biología

molecular es indirecta, no por ello es menos concluyente a la hora de demostrar la comunidad de origen

de todos los organismos.

El registro fósil

Los sedimentos que se han ido acumulando sobre la corteza de la tierra durante su historia geológica

dejan una huella inestimable, generalmente en forma de huesos o esqueletos duros petrificados, de

organismos muertos en el pasado: son los fósiles. El registro fósil es una ventana maravillosa a la historia

de la vida. Si no existiera no podríamos inventarlo. Sin él, el vacío acerca de la evolución de la vida sobre

la tierra sería insustituible. Podríamos especular, teorizar infinitamente, pero ¿quién podría haber

imaginado que la Tierra estuvo dominada durante 150 millones de años por unos reptiles inmensos y

fantásticos, los dinosaurios, que desaparecieron en un instante relativo de tiempo, si no hubieran existido

fósiles de dinosaurios que nos lo contasen? La desintegración de los elementos químicos radiactivos que

hay en las rocas ha permitido estimar que la Tierra se originó alrededor de hace 4600 millones de años.

La Tierra, que era una esfera caliente, se enfría gradualmente, iniciándose un periodo de evolución

química que culminará con la formación de las primeras células. En Australia y África se han encontrado

sedimentos retenidos y fijados por bacterias de hace 3600 millones de años, lo que hace que esta fecha

sea una estima mínima de la edad de inicio de la evolución biológica. La magnitud del tiempo en el que

ha transcurrido la evolución se escapa completamente a nuestra comprensión, no podemos siquiera

imaginar, limitados a la minúscula escala de nuestro tiempo vital, el potencial de transformación que

suponen 3600 millones de años de evolución.

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El tiempo geológico

El tiempo geológico se ha dividido en una serie de etapas jerárquicas, las eras, los períodos, y las

épocas, que no siguen una cronología lineal, sino que es una crónica de los momentos claves de la

historia de la vida. Las transiciones entre las cuatro eras, la Precámbrica, la Paleozoica, la Mesozoica y la

Cenozoica representan grandes cambios en las fauna y flora de toda la Tierra. En el primer período de la

era Paleozoica, el Cámbrico, hace 570 millones de años, aparecen de golpe en el registro fósil los

animales pluricelulares que tienen partes duras, como las conchas, y exoesqueletos,... El final del

Paleozoico coincide con la mayor extinción habida en la Tierra, en la que desaparecieron el 96% de las

especies. Al final del Mesozoico, en la transición entre el período Cretácico y Terciario, se da la conocida

extinción de los dinosaurios, junto a un 70% de las especies existentes.

Cronología de siete momentos estelares de la evolución

¿Qué nos enseña el registro fósil sobre la historia de la vida sobre la Tierra? Esta es una lista de los

acontecimientos más importantes

Origen de la célula procariota 3600 M (M=Millones de años)

Origen de la célula eucariota 1400 M

Origen de la fauna de animales pluricelulares 650 M

Fauna de la explosión cámbrica 570 M

Origen de los vertebrados terrestres 360 M

Extinción de los dinosaurios. La antorcha pasa de los dinosaurios a los mamíferos 65 M

Origen de Homo sapiens 0,1 M.

Si toda la historia de la Tierra la comprimiésemos en una hora, a los 20 minutos aparecerían las

bacterias, a los 55 los dinosaurios, los antropoides aparecen a 40 segundos antes del final, y los

humanos al cumplirse la hora.

Hay una coherencia entre el registro fósil y el origen evolutivo de las especies y sus grupos

correspondientes. Si la vida se debiera a la creación espontánea e independiente de especies, no

tendríamos porqué esperar que el hombre surgiera con los mamíferos, podríamos haber surgido en

cualquier momento, cuando aparecieron los peces, o los dinosaurios, o antes de que surgieran los

primates.

La evolución no tiene dirección definida

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La historia de la vida es una historia de extinciones y muerte,... con unos pocos supervivientes. El 99,9%

de las especies que han existido alguna vez están hoy extintas. Grupos enteros de organismos, como los

dinosaurios, los trilobites, los ammonoideos, se han extinguido para siempre sin dejar descendiente

alguno.

Como señala el reconocido paleontólogo S. Gould, el registro fósil no es un relato convencional que

conduce a los diferentes linajes a más excelencia, más complejidad, más diversidad. La historia de la vida

no muestra un rumbo definido, no tiene dirección ni sentido. La evolución es una narración de eliminación

masiva seguida de diferenciación en el interior de unos cuantos supervivientes. Es a priori imposible

determinar la dirección de la evolución porque la importancia de los acontecimientos concretos,

contingentes, como la extinción o no de un grupo de organismos en el caso de una extinción en masa, o

la posesión o no de una variante adaptativa adecuada cuando ésta es requerida, son los verdaderos

agentes de la historia.

Las extinciones en masa

Hay dos regímenes de extinciones: la extinción normal, que afecta a las especies que dejan de seguir a

su ambiente en su lucha diaria por adaptarse, y la extinción en masa, que son más rápidas y

devastadoras en cuanto a su magnitud. Al menos han ocurrido cinco extinciones en masa, y han dejado

muchos huecos ecológicos que han permitido que sean ocupados por los descendientes de las especies

supervivientes. Esta ocupación del bioespacio disponible suele ir acompañada de una rápida y extensa

diversificación morfológica que se denomina radiación adaptativa. No se sabe con certeza la causa de las

extinciones masivas, aunque las causas físicas como el impacto de asteroides o el cambio climático

parecen más probables que las biológicas. Según una hipótesis reciente, hay ciclos de extinción masiva

aproximadamente cada 26 millones de años, y el impacto periódico de lluvias de cometas sobre la Tierra

podría explicar dicho ciclo.

La fauna de Burguess Shale

Si tuviéramos la oportunidad de volver a un momento del pasado, el período previo al Cámbrico sería sin

duda uno de los más atractivos. En el Cámbrico, hace 570 M, se produce la gran explosión en el registro

fósil de los primeros animales pluricelulares con partes duras. Darwin se preguntaba por qué estos

primeros animales eran ya anatómicamente complejos y sin precursores aparentes. La respuesta está en

el yacimiento de Burguess Shale, situado en las montañas rocosas canadienses. Debido a condiciones

muy especiales de conservación, aquí se encuentra la única fauna de cuerpo blando (sin estructuras

duras) que existe de un tiempo inmediatamente anterior a la explosión cámbrica.

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La gran sorpresa de Burguess Shale es que las pocas especies analizadas contienen una disparidad de

diseños anatómicos que exceden, con mucho, la gama moderna que hay en todo el mundo. En ninguna

fauna posterior se repite la riqueza anatómica de este yacimiento. De los 120 géneros analizados, 20 son

diseños de artrópodos únicos, y además de estar representados los 4 grupos de animales que hoy

existen, hay 8 diseños que no encajan en ningún grupo animal conocido. La época de Burguess Shale

parece ser que fue un tiempo asombroso de experimentación, una era de gran flexibilidad evolutiva, que

fue seguido de una gran extinción.

Opabinia: una vida extraña de un remoto pasado Opabinia fue el fósil de Burguess Shale que reveló la

caja de sorpresas que había en este yacimiento. Su diseño singular no pertenece a ningún grupo animal

conocido. ¡Tiene 5 ojos!, trompa flexible formada por un tubo cilíndrico estriado, un tubo digestivo en

forma de U, un tronco de 15 segmentos, con lóbulos delgados laterales. Los 3 segmentos últimos forman

una cola con tres pares de hojas delgadas y lobuladas dirigidas hacia afuera.

Opabinia fue el primer fósil del yacimiento de Burguess Shale que demostró la singularidad morfológica de las

primeras formas pluricelulares. Tiene 5 ojos, trompa flexible, tubo digestivo en forma de U, un tronco de 15

segmentos, los 3 últimos forman una cola.

Los dinosaurios

Durante el periodo Triásico surgen los dinosaurios de una línea de los reptiles e inician una dinastía sobre

el medio terrestre que habría de durar 150 M. Se han identificado más de 350 especies de dinosaurios, y

se cree que esta es una estima muy inferior a la de las especies que realmente existieron. Entre los

dinosaurios están los animales más grandes que alguna vez hayan vivido sobre la Tierra. El

Seismosaurus, el mayor herbívoro conocido, tenía unas 40 metros de longitud. El Tyrannosaurus rex, uno

de los mayores carnívoros, tenía 12 m de longitud. Los dinosaurios se dividen en dos grandes órdenes,

los de pelvis de lagarto (Saurisquios), que comprenden tanto especies carnívoras como herbívoras, y los

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de pelvis de ave (Ornistiquios), cuyas especies eran todas herbívoras. Los dinosaurios se extinguieron

hace 65 M junto a otras muchas especies. Se ha propuesto que el impacto de un asteroide sobre la

superficie terrestre podría ser la causa de la extinción en masa.

¿Quien podría haber imaginado que la Tierra estuvo dominada durante 150 millones de años por unos

reptiles inmensos y fantásticos, los dinosaurios, que desaparecieron en un instante relativo de tiempo, si

no hubieran existido fósiles de dinosaurios que nos lo contasen?

Biología comparada: homología y analogía

Cuando uno observa similitudes entre especies, se pueden distinguir entre dos tipos de semejanzas, la

analogía y la homología. El ala de un ave y el de una mosca forman una extensión plana y tienen un

movimiento de aleteo similar; los peces, los delfines, o los pingüinos tienen una sección transversal

aplanada que les permite desplazarse por el agua. Estas semejanzas, llamadas analogías, son más bien

superficiales y se deben a que estos organismos están sometidos a las mismas restricciones funcionales

o adaptativas, y no son debidas a que posean un antepasado común reciente.

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En contraste con la analogía, una homología es la similitud que hay entre caracteres de distintas

especies debido a que tienen un origen común, y no a la acción directa de una presión funcional. Por

ejemplo, todos los tetrápodos (animales vertebrados terrestres con cuatro extremidades) tienen una la

extremidad de cinco dedos, y esta se encuentra tanto en las alas de la aves y de murciélagos como en la

mano del ser humano, a pesar que estas extremidades representan unos papeles funcionales muy

distintos. La razón de esta estructura común es que todos los tetrápodos conservamos la misma

estructura básica de la especie ancestral original.

Homología: todos los tetrápodos tienen una extremidad con cinco dedos, aunque tengan diferentes funciones.

La homología es la base de la clasificación

La clasificación se basa en la comparación de los caracteres de las especies, y los caracteres homólogos

son los elementos claves para establecer una clasificación evolutiva. Si las especies proceden de otras

especies por evolución, y además no varían tan rápidamente como para perder toda su herencia

histórica, se esperaría que los distintos seres vivos compartieran una serie de caracteres homólogos. El

análisis de los diferentes caracteres fenotípicos, como la morfología, la conducta, los cromosomas, la

anatomía externa e interna, el desarrollo embrionario, el metabolismo, la variación genética y proteica

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muestran que las especies presentan semejanzas homólogas en todos los niveles del fenotipo. Cuanto

más próxima sean la especies, mayor será el grado de semejanza, y lo contrario también es cierto,

cuanto más alejada estén menos semejanzas encontraremos. Así, las diferencias que hoy vemos entre

las especies se deben a las nuevas variaciones que han adquirido desde su separación del antepasado

común. Las similitudes que atribuimos a las homologías no podrían explicarse si las especies se

originasen independientemente unas de otras.

Órganos vestigiales

Un caso especialmente significativo de homología es la de los órganos vestigiales o residuales. La pelvis

de los tetrápodos es una estructura ósea cuya función es articular las extremidades posteriores. Las

ballenas son tetrápodos cuyos antepasados mamíferos abandonaron la tierra para habitar en el mar. En

este nuevo medio las ballenas perdieron sus extremidades inferiores, pero aún conservan como huella

acusatoria de su pasado tetrápodo, la serie completa de los huesos de la pelvis. De forma similar, las

serpientes presentan vestigios de la extremidad posterior que portaban sus antepasados.

La reducida pelvis de los cetáceos es un órgano vestigial que prueba su origen tetrápodo.

Biología molecular y homología

La biología molecular ha suministrado la evidencia más universal de homología. Todos los organismos

vivos compartimos el mismo material hereditario, el DNA, una molécula helicoidal cuya información se

encuentra codificada en 4 letras o nucleótidos distintos. Igualmente, el código genético es prácticamente

Universal, todos los organismos comparten el mismo diccionario que da el significado a la secuencia de

DNA. Ambos ejemplos son pruebas muy robustas de la relación íntima que existe entre lo viviente.

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El DNA es una molécula helicoidal que tiene información genética codificada a partir de cuatro letras o nucleótidos distintos.

El árbol de la vida: filogenia

Si la historia de la vida es cambio y ramificación por descendencia, entonces su representación sería la

de un árbol o filogenia, en la que el tronco y las ramas internas se corresponderían a los antepasados de

las especies actuales y los extremos de las ramas externas serían las especies actuales. ¿Cómo se

establece una filogenia? Ordenando las especies actuales atendiendo a la similaridad morfológica y/o

genética de sus caracteres homólogos.

El sistema linneano

El botánico sueco Carolus Linnaeus (1707-78) ideó el sistema de clasificación que se utiliza, con algunas

modificaciones, hoy en día. Hay siete niveles inclusivos de clasificación, que son, de menor a mayor, la

especie, el género, la familia, el orden, la clase, el tipo o Phylum y el reino. El nombre científico de cada

especie tiene dos partes, el león, por ejemplo, se denomina Panthera leo. La primera parte se refiere al

género y la segunda a la especie. Consideremos un ejemplo de cómo se agrupan las especies actuales

en las distintas categorías linneanas. El león, la pantera, el tigre, pertenecen al género Panthera, que

junto al género Felix (el gato doméstico) y otros se agrupan en la familia de los felinos. Los felinos, con

los cánidos y úrsidos, constituyen el orden de los carnívoros. Primates, roedores, carnívoros,... se reúnen

en la clase mamíferos. Estos organismos comparten características como el amamantar a sus crías con

leche, gestarlas en el útero mediante un órgano complejo, la placenta. Su piel está protegida por pelaje o

pelos. Mamíferos, aves, reptiles, anfibios, y peces se reúnen en un solo tipo o phylum, porque todos

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tienen columna vertebral, un máximo de cuatro miembros, y sangre roja con hemoglobina, son los

cordados. Los insectos, las arañas, los crustáceos, y los ciempiés, se clasifican en otro tipo, los

artrópodos. Las almejas, caracoles y calamares se agrupan en los moluscos, y así sucesivamente. El tipo

cordado, artrópodo, molusco y otros forman el reino Animal. El árbol de la vida se ordena siguiendo

divisiones que van de características generales a aspectos más específicos.

El botánico sueco Carolus Linnaeus (1707-78) creó el sistema de clasificación que se utiliza hoy en día.

Significado de los niveles jerárquicos de clasificación

¿Por qué se ordena la diversidad biológica en diferentes niveles jerárquicos? Los rasgos de las divisiones

más generales corresponderían a adaptaciones básicas o principales que surgieron en los momentos

iniciales de la evolución de los especies progenitoras de estos grupos. Por ejemplo, hay cinco grandes

reinos, las móneras, los protistas, los hongos, las plantas y los animales, que se corresponden con las

cinco diferenciaciones principales de la vida sobre la Tierra. El Phylum o tipo es la siguiente unidad

básica de diferenciación entre reinos, y podrían entenderse como proyectos básicos fundamentales de

anatomía. En el reino Animal estos planos fundamentales serían las esponjas, los anélidos (gusanos), los

artrópodos (insectos, crustáceos,...), los cordados,.... A partir de estas adaptaciones principales surgen

posteriormente nuevas variaciones o sub adaptaciones diversas, que por tener un menor tiempo de

evolución, tienen un rango clasificatorio menor.

La clasificación de la diversidad biológica es una prueba de la evolución

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El hecho que la diversidad de la vida esté jerarquizada es un fuerte argumento en favor de la evolución.

El que las especies compartan estructuras anatómicas y adaptaciones básicas puede explicarse

fácilmente si suponemos que las especies actuales compartieron antepasados, pero no esperaríamos

dicho patrón si las especies hubieran sido creadas independientemente.

Filogenia molecular

La universalidad de la molécula portadora de la información genética hace que el DNA sea un carácter

muy apropiado para el estudio comparativo y filogenético de las especies. Morfológicamente no es

posible comparar una bacteria con un hombre, sin embargo si que es posible establecer una

comparación con moléculas de DNA de ambos organismos, ya que están formadas por el mismo

lenguaje de bases. Con datos de secuencias podemos comparar cualesquier grupo de organismos, por

distantes que sean. Los datos moleculares tienen otras propiedades adicionales que todas juntas los

convierten en el carácter ideal de estudios filogenéticos. Muchos trabajos obtienen y analizan las

secuencias de genes y proteínas de diferentes especies para resolver cuestiones todavía dudosas de

relaciones entre organismos. Los datos moleculares han demostrado que nuestra especie está mucho

más cerca del chimpancé y el gorila de lo que creíamos.

Árbol filogenético Universal

El análisis molecular de secuencias también nos ha enseñado que hay una división en la raíz misma del

árbol de la vida que es más fundamental que la división de 5 reinos que se enseña normalmente. En

lugar de los dos tipos celulares canónicos, los procariotas y eucariotas, hay tres tipos principales de

células, las arqueobacterias, las eubacterias y los eucariotas. Este nuevo árbol recibe el nombre de árbol

filogenético universal.

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Árbol filogenético universal

La sexta extinción en masa

El destino natural de cada especie es su extinción. Pero la vida continúa porque muchas especies dejan

especies descendientes antes de morir. La diversidad biológica es un proceso dinámico que resulta del

equilibrio entre la extinción y la producción de especies. Ninguna de los dos puede predominar por mucho

tiempo. Una extinción que fuese superior a la producción de especies durante muchas generaciones

conduciría a la pérdida de la vida sobre la Tierra, mientras que una situación inversa llevaría al

agotamiento de los recursos y por tanto a la extinción. Actualmente desaparece una especie cada 15

minutos. El crecimiento desmesurado de la especie humana ha aumentado en mil veces la tasa normal

de extinción, creando una situación que es análoga a la de una gran catástrofe. Estamos frente a la

sexta, y quizá definitiva, gran extinción de la Tierra.

El movimiento creacionista

A pesar de la resistencia inicial a la visión darwinista, a principios del siglo XX la idea de la evolución de

la vida era ya aceptada por la mayoría de las confesiones cristianas. Sin embargo, en el sur y el medio

oeste de los EE.UU., numerosos grupos de cristianos evangélicos muy activos han intentado

repetidamente prohibir la enseñanza de la evolución en las escuelas o compartirla en tiempo y

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reconocimiento científico con el relato bíblico del Génesis. En tiempos recientes, los creacionistas se han

renovado y organizado a través del movimiento del diseño inteligente, ganando adeptos de otras

confesiones. Los fundamentalistas dan un valor supremo a un texto escrito hace más de 2500 años en un

contexto histórico y cultural que nada tiene que ver con el actual, y que aún así lo consideran más creíble

que todo el cuerpo de conocimientos, datos empíricos y estructuras teóricas que millares de mentes

dotadas de nuestra especie han desarrollado trabajando en colaboración durante los últimos 150 años.

La universalización de la práctica de la ciencia no se ha traducido en la adopción de una cosmovisión

común del Universo y la vida. La persistencia, un siglo y medio después del Origen de las especies, de

creencias abiertamente anticientíficas es una gran paradoja de nuestro tiempo. La consecución de un

credo universal de base darwiniana conduciría a un plano superior de conciencia de la especie humana y

sería, sin duda, el mayor legado de Darwin.

Evolución humana

Las semejanzas morfológicas, bioquímicas, y genéticas sitúan al ser humano en el orden de los primates

de la clase mamíferos. Dentro de los primates, son el chimpancé, el gorila y el orangután, sus parientes

más próximos. Los datos de comparación de secuencias muestran que hay una similitud del 98,5% entre

el DNA humano y el del chimpancé. Esta semejanza es mayor que la que existe entre el chimpancé y el

gorila o el gorila y nosotros, por lo que el chimpancé y los humanos compartimos un antecesor común

más reciente que ambos con los gorilas. Esta cercanía, que se ha estimado en 5M de años, es mucho

mayor de lo que se había inferido sólo con datos morfológicos, y muestra la capacidad de los datos de

DNA para desvelar relaciones de parentesco. En la evolución humana existen dos grandes adquisiciones,

la marcha bípeda, y el desarrollo extraordinario del cerebro. El registro fósil nos muestra que la postura

erguida precedió al desarrollo cerebral y que África es la cuna de la humanidad. El Australopithecus, de

una antigüedad de 1,5-5M de años es el primer mono antropoide de marcha bípeda. Su capacidad

craneal era similar a la del chimpancé y gorila actual. El Homo habilis y el Homo erectus son las líneas

que siguen cronológicamente hasta la llegada de nuestra especie, Homo sapiens, hace 100.000 años.

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Filogenia actual de humanos y antropomorfos modernos que integra los datos moleculares y

morfológicos. H: hombre, C: Chimpancé, G: Gorila, O: Orangután y G: Gibón.

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DNA del hombre de Neandertal

En 1997 se publica la secuencia de un trozo del DNA del primer fósil que se encontró del hombre de

Neandertal, una subespecie extinta de la especie humana. Es la primera vez que se obtiene la secuencia

molecular de un fósil humano. Cuando la secuencia se comparó con secuencias homólogas de DNA

humano actual se dedujo que el antepasado común de nosotros y el hombre de Neandertal vivieron hace

500.000 años, de lo que se concluye que el hombre de Neandertal se extinguió sin mezclarse con el

hombre actual.

on la aparición del cerebro humano se produce el hecho singular del surgimiento de la conciencia objetiva

en la biosfera. Somos chispas de conciencia en un Universo que hasta nuestra irrupción era ciego y

sordo a su devenir. Por primera vez, y en un sentido recursivo, el universo se piensa a si mismo cuando

descubrimos su existencia de igual forma que nosotros nos pensamos y descubrimos con nuestro

cerebro. Esto constituye el momento más trascendental de toda la evolución. El pensamiento científico

que resulta de la actividad de mentes que trabajan en colaboración para entender la realidad física,

biológica y mental de nuestro universo nos conduce a niveles de conciencia superiores. Como señala

Mosterín (2005), nos dirigimos hacia a una conciencia cósmica, donde se alcanzarán planos superiores

de empatía, alegría y lucidez.

La evolución científica y cultural no se limita a las leyes de la selección natural y la herencia genética.

Sigue un proceso de transmisión horizontal (entre individuos de una generación) y vertical (entre

generaciones) que es mucho más veloz que los procesos de evolución biológica típicos. El ser humano

está en el umbral de poder dirigir la evolución en la dirección que el crea conveniente. Podrá limitar

enormemente los azares de la mutación y de la segregación genética y unión de gametos. Genes

mutados que causan graves enfermedades a la especie humana podrán ser sustituidos por sus

contrapartidas no deletéreas,... Pero paradójicamente la humanidad se enfrenta hoy a los retos de su

propio éxito evolutivo. El crecimiento explosivo de su población, con las necesidades de espacio y

recursos que genera, provoca la eliminación o reducción hasta tamaños insoportables de los hábitats de

las especies. La tasa de extinción actual no es sostenible. Es posible que el ser humano pueda mantener

la diversidad biológica en forma de semillas o células congeladas, e incluso que pueda compensar la

pérdida de especies con la creación de nuevas mediante ingeniería genética. Pero la reducción drástica

de espacios naturales limitará inevitablemente la diversidad. Los grandes retos de la humanidad son el

control del crecimiento de la población, la eliminación de las desigualdades socioeconómicas, el

mantenimiento de un desarrollo sostenido y viable y la conservación de hábitats naturales y de especies.

El éxito frente a tales desafíos precisa del desarrollo de una conciencia ética universal basada en el

respeto a la diversidad de pueblos y culturas de nuestra especie. Dicha conciencia debe extenderse

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hasta abarcar a la totalidad de la vida, al conjunto precioso de formas orgánicas que nos han

acompañado, desde la primera célula antecesora común, en este fascinante periplo singular e irrepetible

que es nuestra historia biológica.

Fertilización In Vitro

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Sistemas de Locomoción

El sistema óseo y el esqueleto:

El sistema óseo está formado por un conjunto de estructuras sólidas compuestas básicamente por tejido

óseo, que se denominan huesos.

Un esqueleto interno consiste en estructuras rígidas o semirrígidas dentro del cuerpo, que se mueven

gracias al sistema muscular. Si tales estructuras están mineralizadas u osificadas, como en los humanos

y otros mamíferos, se les llama huesos. Otro componente del sistema esquelético son los cartílagos, que

complementan su estructura. En los seres humanos, por ejemplo, la nariz y orejas están sustentadas por

cartílago. Algunos organismos tienen un esqueleto interno compuesto enteramente de cartílago, sin

huesos calcificados, como en el caso de los tiburones. Los huesos y otras estructuras rígidas están

conectadas por ligamentos y unidas al sistema muscular a través de tendones.

El esqueleto humano es una forma de poder sumamente criticable ya que las diferencias entre las partes

las llevan al enfrentamiento de los huesos coquitlicos. A excepción del hueso hioides —que se halla

separado del esqueleto—, todos los huesos están articulados entre sí formando un continuum,

soportados por estructuras conectivas complementarias como ligamentos, tendones, y cartílagos.

El esqueleto de un ser humano adulto tiene, aproximadamente, 206 huesos, sin contar las piezas

dentarias, los huesos sutúrales o wormianos (supernumerarios del cráneo) y los huesos sesamoideos.

El conjunto organizado de huesos —u órganos esqueléticos— conforma el sistema esquelético, el cual

concurre con otros sistemas orgánicos (sistema nervioso, sistema articular y sistema muscular) para

formar el aparato locomotor.

El esqueleto óseo es una estructura propia de los vertebrados. En Biología, un esqueleto es toda

estructura rígida o semirrígida que da sostén y proporciona la morfología básica del cuerpo, así, algunos

cartílagos faciales (nasal, auricular, etc.) debieran ser considerados también formando parte del

esqueleto.

Funciones básicas del esqueleto:

Los huesos desempeñan funciones importantes entre las cuales se pueden mencionar las siguientes.

1) Función de sostén. El esqueleto constituye un armazón donde se apoyan y fijan las demás partes del

cuerpo, pero especialmente los ligamentos, tendones y músculos, que a su vez mantienen en posición

los demás músculos del cuerpo.

2) Locomoción. Los huesos son elementos pasivos del movimiento, pero en combinación con los

músculos permiten el desplazamiento, ya que les sirven de punto de apoyo y fijación.

3) Protección. En muchos casos los huesos protegen los órganos delicados como en el caso de los

huesos del cráneo, que constituyen una excelente protección para el encéfalo; la columna vertebral y las

costillas protegen al corazón y los pulmones; las cavidades orbitarias protegen a los ojos; el hueso

temporal aloja al oído, y la columna vertebral protege la médula espinal.

4) Hematopoyesis. En la médula roja de los huesos largos se producen los glóbulos rojos y en menor

cantidad linfocitos y monocitos.

23

1. Hueso.

2. El hueso es un órgano firme, duro y resistente que forma parte del endoesqueleto de los

vertebrados. Está compuesto principalmente por tejido óseo, un tipo especializado de tejido

conectivo constituido por células, y componentes extracelulares calcificados. Loshuesos también

poseen cubiertas de tejido conectivo (periostio) y cartílago (carilla articular), vasos, nervios, y

algunos contienen tejido hematopoyético y adiposo (médula ósea).

Los huesos poseen formas muy variadas y cumplen varias funciones. Con una estructurainterna

compleja pero muy funcional que determina su morfología, los huesos sonplásticos y livianos

aunque muy resistentes y duros.

El conjunto total y organizado de las piezas óseas (huesos) conforma el esqueleto

o sistema esquelético. Cada pieza cumple una función en particular y de conjunto en relación con

las piezas próximas a las que está articulada.

La superficie de los huesos presenta prolongaciones, protuberancias y tuberosidades, en las que se

insertan los ligamentos de las articulaciones y los tendones de los músculos, y una gran variedad

de irregularidades como surcos, poros y depresiones por las que discurren y penetran los vasos

sanguíneos y los nervios.

3. Composición y estructura de los huesos:

Los huesos son estructuras resistentes de color blando amarillento compuestos de

sustancias minerales y orgánicas.

Las sales minerales le dan dureza y resistencia a los huesos y son:

Fosfato de calcio 85 por 100.

Carbonato de calcio 9 por 100

Fluoruro de calcio 4 por 100

Fosfato de magnesio 2 por 100

La oseína es la sustancia orgánica y constituye más de 1/3 del material que forma los huesos y ella

confiere a los huesos elasticidad y resistencia.

Los minerales de los huesos no son componentes inertes ni permanecen fijos sino que son

constantemente intercambiados y reemplazados junto con los componentes orgánicos en un proceso que

se conoce como remodelación ósea.

Su formación y mantenimiento está regulada por las hormonas y los alimentos ingeridos, que

aportan vitaminas de vital importancia para su correcto funcionamiento.

Estructura de los huesos:

Si se hace un corte longitudinal en el hueso largo podemos observar las siguientes estructuras:

El periostio o membrana fina conjuntiva que recubre todo el hueso.

El tejido compacto, que parte desde los extremos o epífisis y se engruesa en el centro o diáfisis,

El tejido esponjoso, que se ubica en la epífisis y constituye la médula ósea

El canal medular, que se encuentra ocupado por la médula ósea. En la médula ósea roja se

encuentran los eritoblastos, de los cuales se originan los eritrocitos o glóbulos rojos, por tanto esta

estructura constituye el principal órgano hematopoyético.

24

En cuanto a su estructura microscópica el tejido óseo está constituido por células óseas u osteoblastos y

sustancia fundamental. En un corte transversal se observan los canales de Havers, alrededor de los

cuales se disponen en capas concéntricas las laminillas.

1. 2. Tipos de huesos:

Según su tamaño y forma, se pueden diferenciar tres tipos de huesos: huesos largos, planos y cortos.

a.

b. Los huesos largos, como los de las extremidades, son cilíndricos y alargados. Disponen de un

cuerpo central ó diáfisis y de dedos extremos o epífisis, que forman parte de las articulaciones.

La zona en la que se une la diáfisis con los extremos óseos se conoce como metáfisis. Constan de

una corteza, que es una capa externa de tejido óseo compacto de varios milímetros de espesor, y

es la que brinda solidez al hueso, y de una zona interna denominada cavidad medular. La corteza

está revestida por fuera por una lámina de tejido conjuntivo y óseo denominada endostio. La

cavidad medular de los extremos óseos está rellena de un tejido óseo esponjoso, poco denso. En

las zonas centrales de los huesos, la cavidad alberga un tejido distinto: la médula ósea.

c. Los huesos planos, como los del cráneo, el esternón, las costillas o los huesos ilíacos, son

delgados, planos y anchos. Cuentan con una capa externa de tejido óseo compacto, y están

rellenos de tejido óseo esponjoso.

d. Los huesos cortos, como las vertebras, los huesos del carpo de las manos y los del tarso de los

pies, son pequeños y tienen forma cúbica o cilíndrica. Al igual que los huesos planos, cuentan con

una capa externa de tejido óseo compacto, rellena de tejido óseo esponjoso.

El hueso no es totalmente sólido sino que tiene pequeños espacios entre sus componentes, formando

pequeños canales por donde circulan los vasos sanguíneos encargados del intercambio de nutrientes.

En función del tamaño de estos espacios, el hueso se clasifica en compacto o esponjoso.

a. El conjunto de un canal central, las láminas concéntricas que lo rodean y las lacunae, canalículos

y osteocitos en ellas incluidos recibe el nombre de osteón o sistema de Havers. Las restantes

láminas entre osteones se llaman láminas intersticiales.

b. Hueso Compacto: constituye la mayor parte de la diáfisis de los huesos largos así como de la

parte externa de todos los huesos del cuerpo. El hueso compacto constituye una protección y un

soporte. Tiene una estructura de láminas o anillos concéntricos alrededor de canales centrales

llamados canales de Havers que se extienden longitudinalmente. Los canales de Havers están

conectados con otros canales llamados canales de Volkmann que perforan el periostio. Ambos

canales son utilizados por los vasos sanguíneos, linfáticos y nervios para extenderse por el hueso.

Entre las láminas concéntricas de matriz mineralizada hay pequeños orificios o lacunae donde se

encuentran los osteocitos. Para que estas células puedan intercambiar nutrientes con el líquido

intersticial, cada lacuna dispone de una serie de canalículos por donde se extienden

prolongaciones de los osteocitos. Los canalículos están conectados entre sí y, eventualmente a los

canales de Havers.

c. Hueso esponjoso: a diferencia del hueso compacto, el hueso esponjoso no contiene osteones,

sino que las láminas intersticiales están dispuestas de forma irregular formando unos tabiques

o placas llamadas trabéculas. Estos tabiques forman una estructura esponjosa dejando huecos que

están llenos de la médula ósea roja. Dentro de las trabéculas están los osteocitos que yacen en sus

lacunae con canalículos que irradian desde las mismas. En este caso, los vasos sanguíneos

penetran directamente en el hueso esponjoso y permiten el intercambio de nutrientes con los

osteocitos.

25

El hueso esponjoso es el principal constituyente de las epífisis de los huesos largos y del interior de la

mayor parte de los huesos.

1. Es un tejido muy consistente, resistente a los golpes, presiones y tracciones pero también

elástico, protege órganos vitales como el corazón, pulmones, cerebro, etc., asimismo permite

el movimiento en partes del cuerpo para la realización de trabajo o actividades estableciendo el

desplazamiento del individuo. Forma el aparato locomotor originando la estructura ósea o esqueleto

y está revestido por músculos dependiendo de su ubicación. Es también un depósito de calcio

movilizable, órgano hematopoyético (alberga a la médula: formador de los componentes formes de

la sangre). Almacenamiento como reserva de calcio y fosforo del cuerpo.

2. Principales funciones de los huesos:

3. Articulaciones

Se denomina articulación a la unión de dos o más huesos entre sí. La función de las articulaciones es

brindar movilidad y estabilidad a los segmentos óseos que se relacionan en ellas.

Tipos de articulación:

Según la amplitud de movimiento que permiten, existen tres tipos de articulación.

a.

b. Las articulaciones fijas o sinartrosis, no permiten prácticamente ningún movimiento a los

segmentos óseos involucrados, que contactan unos con otros directamente. Así ocurre en las

articulaciones entre los huesos del cráneo, cuya principal función es proteger los órganos que se

encuentran en su interior.

c. Las articulaciones semimóviles o anfiartrosis, pueden articularse ligeramente, y los segmentos

óseos que la conforman están rodeados de una fina capa de tejido cartilaginoso o fibrocartílago. Tal

es el caso de las articulaciones de los cuerpos vertebrales, los cuales solo permiten pequeños

movimientos. Pese a ello, cuando se suman los movimientos del conjunto de articulaciones de la

columna vertebral, ésta puede describir amplios movimientos de flexión, extensión o rotación.

d. Finalmente las articulaciones móviles o diartrosis, son las que brindan una mayor amplitud de

movimiento; en ellas, los extremos óseos que se vinculan entre sí disponen de diversas estructuras

que facilitan el deslizamiento de uno sobre el otro y garantizan al mismo tiempo la estabilidad de la

articulación. La mayor parte de las articulaciones de las extremidades son de este tipo.

El cuerpo humano tiene diversos tipos de articulaciones móviles. La cadera y el hombro son

articulaciones del tipo esfera-cavidad, que permiten movimientos libres en todas las direcciones. Los

codos, las rodillas y los dedos tienen articulaciones en bisagra, de modo que sólo es posible la movilidad

en un plano. Las articulaciones en pivote, que permiten sólo la rotación, son características de las dos

primeras vértebras; es además la articulación que hace posible el giro de la cabeza de un lado a otro. Las

articulaciones deslizantes, donde las superficies óseas se mueven separadas por distancias muy cortas,

se observan entre diferentes huesos de la muñeca y del tobillo

El cartílago articular

El cartílago articular es una capa de tejido cartilaginoso y de grosor variables, que reviste la superficie de

los extremos óseos que se encuentran dentro de las articulaciones. Su función es evitar el desgaste y la

fricción de los extremos óseos, permitir que éstos encajen mejor y amortiguar, transmitir y distribuir las

fuerzas de gravedad y de tracción muscular que convergen en las articulaciones.

26

El tamaño y la forma del cartílago articular varía considerablemente. Los cartílagos articulares mas

voluminosos son los de las rodillas y caderas, que deben soportar una mayor fuerza de gravedad: su

espesor, en estas articulaciones, puede llegar a 4mm.

La propiedad más importante del cartílago articular es la elasticidad, es decir, la capacidad de volver a su

situación inicial tras ser sometido a una fuertepresión. Esta elasticidad es debida a que, al ser

presionado, el cartílago articular expulsa agua de su propio tejido hacia la cavidad articular y cuando

dicha presión cesa, absorbe el agua nuevamente.

La capsula articular y el líquido articular

La cápsula articular o sinovial es una cubierta doble que envuelve las articulaciones móviles y que sirve

para darles estabilidad. Las cápsulas articulares más voluminosas son las de las rodillas, que proyectan

hacia el interior de la articulación unas muescas laterales o meniscos.

La capa externa de la cápsula articular, o membrana fibrosa, es un manto rugoso y extensible que está

fuertemente unido a los huesos, justo en el límite de la articulación. La capa interna, o membrana

sinovial, más delgada y elástica, reviste la articulación por dentro y está unida, por sus extremos, al

cartílago articular. Su principal función es elaborar y secretar hacia la cavidad articular el líquido articular;

además, cuenta con numerosas células defensivas.

El líquido articular o sinovial es un líquido viscoso y amarillento que ocupa el interior de la cavidad

articular. Su función es lubrificar y reducir las fricciones entre los extremos óseos y nutrir al cartílago

articular. También posee células defensivas.

1. El esqueleto humano.

Para el estudio del esqueleto humano se consideran tres regiones: cabeza, tronco y extremidades.

a. Huesos de la cabeza

Para estudiar los huesos, que son 22, se pueden considerar dos partes: el cráneo y la cara.

Huesos del cráneo.

Los huesos del cráneo desempeñan funciones de protección para el encéfalo son los siguientes: un

frontal que forma la frente y contribuye a formar las órbitas de los ojos; un occipital situado en la región

post-inferior del cráneo; dos temporales localizados uno a cada lado del cráneo a nivel de los oídos; dos

parietales que se encuentran a cada lado de la cabeza hacia la parte superior por encima de los

temporales; un esfenoides que se encuentra formando la base anterior del cráneo y un etmoides situado

entre el frontal y el esfenoides.

Huesos de la cara:

La región de la cara comprende 14 huesos que contribuyen a formar cavidades. Todos los huesos de la

cara están soldados al cráneo, excepto el maxilar inferior que se articula al cráneo por una articulación

móvil. Estos huesos son:

Dos nasales que forman la base de la nariz.

Dos malares que forman los pómulos de la cara.

Dos lagrimales o unguis que están situados en las órbitas de los ojos y presentan un canal lagrimal por

donde corren las lagrimas.

Dos cornetes inferiores que se encuentran en las fosas nasales.

27

Dos palatinos que forman el paladar óseo junto con los maxilares superiores y ayudan a formar la

cavidad nasal, la bosa y las órbitas.

Dos maxilares superiores contribuyen a formar las órbitas, las fosas nasales y la bóveda de la boca. En

su borde inferior presentan alvéolos donde se alojan los dientes.

El maxilar inferior que forma la mandíbula inferior. Posee alvéolos donde se alojan los dientes y

movimiento.

Finalmente el vómer que forma parte del tabique nasal.

a. Huesos del tronco

El tronco está constituido por 58 huesos y para su estudio se consideran las partes siguientes: la columna

vertebral, las costillas y el esternón.

La columna vertebral:

La columna vertebral constituye el eje del cuerpo y está situada en la línea media posterior del cuerpo. Se

extiende desde la base del cráneo hasta la región coxígea. Está constituida por 33 vertebras que se unen

por discos cartilaginosos invertebrales.la columna vertebral está constituida por las vertebras cervicales,

dorsales, lumbares, sacras y coxígeas.

Las costillas

Son huesos largos arqueados y planos que se articulan por detrás con la columna vertebral y por delante

con el esternón. Son doce pares de los cuales los siete primeros forman las costillas verdaderas, pues se

unen directamente al esternón. Los tres siguientes constituyen las costillas falsas, ya que no se unen al

esternón sino a los cartílagos de las costillas verdaderas. Los dos últimos pares reciben el nombre de

costillas flotantes porque su extremidad anterior queda libre.

El esternón

Es un hueso plano situado por delante en la línea media del cuerpo. En el esternón se apoyan las dos

clavículas y los diez primeros pares de costillas.

a. Huesos de las extremidades superiores:

Las extremidades superiores tienen como función tomar los objetos y servir como defensa. Para estudiar

los huesos de las extremidades superiores se pueden distinguir: el hombro, el brazo, el antebrazo y la

mano.

Huesos del hombro

El hombro está formado por la clavícula y el omóplato. Al conjunto de huesos que forman los hombres se

le conoce con el nombre de cintura escapular.

La clavícula es un hueso en forma de S que está situado en la región antero superior del tórax se articula

con el esternón y el omóplato.

El omóplato es un hueso aplanado situado por detrás de la caja torácica

Hueso del brazo.

28

Esta formado por un solo hueso, el húmero.

El húmero es un hueso largo que se articula con el omóplato y con la cabeza del radio.

Huesos del antebrazo

Consta de dos huesos: el cubito situado hacia adentro y el radio hacia afuera.

El cubito es más largo que el radio y forma el soco-

El radio es más corto que el cúbito y algo curvado. El radio puede girar sobre el cúbito, lo cual permite los

movimientos de la mano, es decir, voltearla hacia abajo y adentro y hacia arriba y afuera.

Huesos de la mano:

La mano consta de 27 huesos y está dotada de gran movilidad y agilidad. En la mano podemos

diferenciar 3 regiones:

1) El carpo: está formado por ocho huesos pequeños dispuestos en dos filas. La primera se articula con

el antebrazo y esta formada por: escafoides, semilunar, piramidal, pisiforme. La segunda se articula con

los huesos de la palma y esta formado por: trapecio, trapezoide, mayor y ganchudo.

2) El metacarpo corresponde a la palma de la mano y esta formado por cinco huesos metacarpianos, uno

para cada dedo.

3) Los dedos que están formados por tres huesos cada uno: falange, falangina y falangeta, excepto el

pulgar que solo tiene falange y falangeta.

a. Huesos de las extremidades inferiores.

Para estudiar los huesos de las extremidades inferiores se dividen en cuatro regiones: cadera o cintura

pélvica, muslo, pierna y pie.

Huesos de la cadera o cintura pélvica.

La cadera sirve de fijación a las extremidades inferiores y está formada por dos huesos grandes, los

ilíacos o coxales que provienen de la soldadura de tres huesos: el ileón, el pubis y el esquión.

Hueso del muslo

Está constituido por un solo hueso, el fémur que va desde la cadera hasta la rodilla, se articula con la

cavidad cotiloidea del ilíaco.

Huesos de la pierna

Está constituida por dos huesos largos: la tibia, hacia el lado interno, y el peroné, hacia el lado externo; la

rotula, que forma parte de la articulación de la rodilla, se halla por tanto entre el muslo y la pierna e

impide que la pierna flexione hacia adelante.

Huesos del pie.

Los huesos del pie se distribuyen en tres grupos: tarso, metatarso y dedos.

El tarso constituye el empeine del pie y comprende siete huesos: el astrágalo, que se articula con la tibia

y el peroné; el calcáneo que forma el talón; el cuboides, el escafoides y los tres cuneiformes.

29

El metatarso o planta del pie está formado por cinco huesos metatarsianos.

Los dedos están formados por tres falanges cada uno, como en los dedos de la mano.

1. 2. Enfermedades y accidentes del sistema óseo

Osteoporosis

Enfermedad sistémica del esqueleto, caracterizada por una masa ósea baja y un deterioro de la

microarquitectura del tejido óseo, con el consiguiente incremento en la fragilidad ósea y susceptibilidad a

su fractura, por encima de los cincuenta años se considera que una de cada cuatro mujeres y uno de

cada ocho hombres tienen osteoporosis en algún grado.

La influencia más importante del deterioro del sistema óseo en las mujeres pos menopáusicas podría

estar relacionada con una deficiencia severa de progesterona segregada por los ovarios.

Como otras causas se señalan: deficiencias minerales y vitamínicas, medicinas corticosteroides, pobres

hábitos alimentarios, falta de ejercicio, demasiado cortisol y muy poca testosterona. Los estrógenos, por

otro lado, difícilmente protegerán contra la osteoporosis cuando la progesterona este ausente. (Le

magazine Marzo 99).

Artrosis

Enfermedad que afecta cualquier articulación del cuerpo. Puede ser primaria; es decir, que no tiene

causa desencadenante conocida; o secundaria, en cuyo caso se debe especificar su origen.

Entre las múltiples causas que pueden desencadenar una Artrosis, se encuentran los traumatismos, las

infecciones, las enfermedades sistémicas o reumatológicas, etcétera.

En general, cualquier factor que dañe el cartílago de una articulación desencadenará su progresivo

desgaste y destrucción, lo que finalmente pasará a ser una Artrosis de esa articulación. Toda artrosis

tiene tratamiento, el cual dependerá del grado de destrucción de la o las articulaciones.

En una primera etapa se tratan sus síntomas. Posteriormente y a medida que avanza la destrucción

articular se puede llegar, en los casos más avanzados, al reemplazo de la articulación dañada por una

Prótesis.

Osteoartritis

No sólo la osteoporosis es un reto para la tercera edad, también y seguramente un dolor más frecuente,

silencioso y extendido es el derivado de la osteoartritis, con el incremento absoluto y relativo de

la población de la tercera edad, se estima que del 1,5 millón de personas de mas de 65 años de

nuestro país, el 80% tienen o pasan por algún tipo de osteoartritis de modo permanente o esporádico e

intermitente en su frecuencia. Por lo general, ya a partir de los cincuenta años este tipo de trastornos

coexisten con algún otro de tipo crónico.

Los trastornos dolorosos más frecuentes se presentan en la región pectoral de la espalda, pelvis, caderas

y hombros, articulaciones, rodillas especialmente, espasmos en ligamentos, tendones y músculos,

tobillos, muñecas con dolor hacia las manos, conviviendo con otros síntomas como picor, sed, sudor y

debilidad local general.

Escoliosis

30

Es una desviación lateral de la columna con rotación de las vértebras sobre las inmediatas superior e

inferior sin causa identificable. Esta desviación de la columna afecta aparentemente a estructuras tales

como los hombros, la espalda y la pelvis.

No duele ni afecta inicialmente a la vida de relación del paciente. Sin embargo, con el paso del tiempo

uno "columna desviada" se "desgasta" más y aparece una "escoliosis dolorosa del adulto".

Si entendemos que la columna la podemos dividir en cervical, torácica (costillas) y lumbar, existirán

desviaciones para cada segmento. La curva torácica es la más común, seguida por la curva doble

torácica y lumbar, y la lumbar. Por la edad, una escoliosis puede ser congénita, infantil, del adolescente

y juvenil.

La escoliosis afecta a un escaso porcentaje de la población, aproximadamente un 2%. Suele tener un

origen familiar y hereditario (20%).

Lordosis

Es la desviación de la columna vertebral de modo que se ve una "joroba" o Giba.

Accidentes del sistema óseo

Los accidentes más frecuentes que ocurren en el sistema óseo son:

Fractura: cuando se produce una ruptura total o parcial de un hueso; se manifiesta por un intenso

dolor, pérdida del movimiento e inflamación de la parte afectada. Requiere atención médica para

evitar mayores complicaciones. Existen gran variedad de fracturas: sencilla, compuesta, abierta,

doble, etc.

Luxación: consiste en la dislocación de una articulación, lo cual ocurre cuando se sale de su

posición normal. La luxación va acompañada de intenso dolor por la lesión de ligamentos y tendones.

Esguince: es una lesión producida en los ligamentos y tendones a causa de un movimiento

brusco o de un golpe fuerte.

31

Núcleo 2

Sistema Muscular y Sistema Nervioso

La información aquí encontrada se complementa con las Interactividades a las que se puede acceder desde la página de descargas de estos textos.

Sistema Muscular

Es el conjunto de músculos que recubren a nuestro cuerpo. Éste se divide en siete grandes regiones

musculares: Cabeza, Región anterior del cuello, Región posterior del tronco y del cuello, Tórax,

Abdomen, Extremidades superiores y Extremidades inferiores.

Los músculos están constituidos por haces de células de forma alargada llamadas fibras musculares, las

cuales son contráctiles, es decir, pueden encogerse cuando reciben un estímulo y, además, son

elásticas, lo cual significa que cuando cesa el estímulo se alargan de nuevo hasta adquirir su posición

original.

Existen músculos largos (en las extremidades), anchos (tórax) y cortos (cabeza).

La función que tienen depende del tipo de fibra que contengan mayoritariamente:

1. Fibras musculares estriadas, éstas hacen que la contracción sea sumamente rápida y puede ser

controlada a voluntad por la persona. Estos músculos se encuentran unidos a huesos y al contraerse

hace que el conjunto se desplace, así se logra el movimiento de las extremidades.

2. Fibras musculares lisas, la contracción de éstas es lenta y el movimiento que producen es

involuntario. Estos músculos intervienen en la actividad motora del estómago, intestino, y otros órganos

internos, con excepción del corazón., el cual está constituido por un tipo especial de fibras musculares

que le permiten un movimiento espontáneo, rítmico e independiente de la voluntad, aunque la frecuencia

de su ritmo se puede ver alterada por factores externos como la temperatura o un reacciones cerebrales.

Enfermedades musculares

Las enfermedades musculares más comunes son:

1.- Enfermedades neurógenas son atrofias por denervación: Son enfermedades discapacitantes que

se produce una lesión en el cuerpo a nivel de neuronas (células que conducen los impulsos nerviosos).

Pueden ser atrofias a nivel espinal o a nivel de todo el cuerpo, en las que se incluyen las fallas nerviosas

a nivel hereditario. Pueden producirse por un accidente o por una falla hereditaria.

2.- Distrofias musculares: enfermedad incapacitante caracterizada por una degeneración creciente del

músculo esquelético. Con el paso del tiempo aumenta la debilidad, y disminuyen la funcionalidad y la

masa muscular hasta que el paciente necesita una silla de ruedas para desplazarse. Hay varias formas

clínicas, que se diferencian unas de otras por el patrón de transmisión hereditaria, por la edad de inicio de

la enfermedad y por la distribución de los grupos musculares afectados. En todas las formas de la

enfermedad se detectan fallas a nivel de células motoras o neuronales.

3.- Miopatías ya sean congénitas (heredadas por los genes paternos), inflamatorias (se hinche el

músculo del ojo), metabólicas (producidas por la alteración a nivel metabólico del organismo), etc. Las

miopías se producen por la incapacidad de los músculos oculares para cambiar la forma de las lentes y

enfocar de forma adecuada la imagen en la retina o por una falla congénita que lleva a una deformación

del globo ocular.

32

Sistema nervioso

Definición: Conjunto de los tejidos y órganos formados por las neuronas y sus prolongaciones, y por la

neuroglia.

Neuroglia

Las neuronas del sistema nervioso central están sostenidas por ciertas células no excitables que en

conjunto se denominan neuroglia ( neuro = nervio; glia = pegamento). Estas células en general son más

pequeñas que las neuronas y las superan en 5 a 10 veces en número (50 por ciento del volumen del

encéfalo y la médula espinal).

Hay cuatro tipos principales de células neurogliales, los astrocitos, los oligodendrocitos, la microglia y

el epéndimo.

Clasificación anatómica del sistema nervioso

Sistema Nervioso Central (SNC)

Sistema Nervioso Periférico (SNP)

Clasificación funcional

Funcionalmente, el Sistema Nervioso Periférico se divide en:

33

Sistema Nervioso Somático

Sistema nervioso vegetativo o autónomo, dividido en Sistema Nervioso Simpático y Sistema Nervioso

Parasimpático.

Sistema nervioso

En el hombre se distinguen el Sistema Nervioso Central, o de la vida de relación, que con el Sistema

Nervioso Periférico rige las funciones de relación del organismo con el exterior, y el Sistema Nervioso

Somático junto al Sistema Nervioso Neurovegetativo o Autónomo que preside las funciones de la vida

vegetativa.

Sistema Nervioso Central o de la vida de relación: se divide a su vez en Sistema Nervioso

Central propiamente tal y Sistema Nervioso Periférico. Este último está constituido o se encuentra

relacionado con el Sistema Nervioso Somático y con el Sistema Nervioso Autónomo por medio

de fibras nerviosas o ramas comunicantes.

Todo el eje encefaloespinal se halla envuelto y defendido por tejido conectivo fibroso que forma las

meninges: duramadre, piamadre y aracnoides.

La duramadre es una cubierta gruesa y resistente que, a nivel del cráneo, está adherida a la tabla interna

de la calota y a nivel medular está rodeada por el espacio epidural. Debajo de la duramadre se encuentra

la aracnoides, estructurada por un tejido conectivo dispuesto en forma de una tela de araña. El conectivo

se halla tapizado por el epitelio plano, que por el lado encefálico se ancla sobre la piamadre, la cual sólo

se halla separada del tejido encefálico por una delgada membrana basal, que apoya sobre

prolongaciones gliales.

En la aracnoides circula el líquido cefalorraquídeo y se disponen los vasos sanguíneos encefálicos.

El Sistema Nervioso Central, está formado por el encéfalo que comprende el cerebro, cerebelo, bulbo

raquídeo y tubérculos cuadrigéminos.

Tubérculos Cuadrigéminos, constituyen un centro de reflejos visuales. Los tubérculos son cuatro y se

dividen en dos superiores y dos inferiores. En la región interior de dichos tubérculos se encuentra la

glándula hipófisis, alojada en la "silla turca" del hueso esfenoides y que controla la actividad del

organismo.

El Sistema Nervioso Periférico: son los 31 pares de nervios raquídeos que parten de la médula

espinal; además de 12 pares de nervios craneanos que parten del encéfalo y se dirigen a distintos

órganos de la cabeza (sólo uno de ellos, el peumogástrico (X), va al corazón y tubo digestivo).

El sistema nervioso somático está compuesto por:

Nervios espinales, que son los que envían información sensorial (tacto, dolor) del tronco y las extremidades hacia el

Sistema Nervioso Central a través de la médula espinal. También envían información de la posición y el estado de la

musculatura y las articulaciones del tronco y las articulaciones para el control de la musculatura esquelética.

Tejido nervioso

Los órganos que integran el Sistema Nervioso están formados fundamentalmente por el tejido

nervioso cuyos elementos constitutivos son las neuronas y células gliales que dan origen a la

sustancia gris formada por los cuerpos neuronales y el neuropilo y la sustancia blanca, formada por las

fibras nerviosas o axones y sus vainas.

Desde un punto de vista funcional, la sustancia gris forma centros de procesamiento de la información y

en la sustancia blanca se agrupan las vías de conducción aferentes y eferentes y las vías de

comunicación de dichos centros entre sí.

34

La información llega a los centros superiores desde la periferia, pasando por una serie de centros

intermedios, y lo mismo sucede con las respuestas que desde los centros superiores llegan a la periferia

atravesando un número variable de centros de procesamiento.

Neurona

La unidad anatómica y funcional del tejido nervioso es la neurona, célula altamente especializada cuyas

propiedades de excitabilidad y conducción son la base de las funciones del sistema.

Puede distinguirse en ella un soma o cuerpo celular en el que se hallan los diversos orgánulos

citoplasmáticos: neurosomas (mitocondrias), aparato de Golgi, grumos de Nissi (ergatoplasma),

neurofibrillas, etc. y un núcleo voluminoso.

Del cuerpo celular arrancan dos tipos de prolongaciones, las dendritas y un axón.

Las dendritas se ramifican en ramas de segundo y tercer orden, cuyo calibre disminuye a medida que se

alejan del cuerpo neuronal.

El axón es único y su calibre generalmente uniforme en toda su longitud, se ramifica sólo en la

proximidad de su terminación.

Existe una gran variabilidad en cuanto al tamaño de las células nerviosas: los granos del cerebelo miden

unas 5 u de diámetro, mientras que las grandes pirámides de la corteza cerebral miden unas 130 u.

Nervios

Sus elementos constitutivos fundamentales son los axones, que se hallan rodeados de tejido conectivo.

Los axones conducen impulsos nerviosos desde o hacia el Sistema Nervioso Central. En el SNC pueden

distinguirse neuronas motoras, cuyos axones lo abandonan para incorporarse a los nervios y alcanzar a

los efectores (glándulas, músculos, otras neuronas) y neuronas sensitivas, ubicadas en los ganglios

espinales, a las que llegan los impulsos de la periferia, que luego continúan para ingresar en el SNC.

Según esta distinción, se denomina a los axones: motores y sensitivos. La mayoría de los nervios son

mixtos, ya que poseen ambos tipos de axones.

Células gliales

Son células de soporte del tejido nervioso. De forma estrellada y con numerosas prolongaciones

ramificadas, envuelven al resto de las estructuras del tejido (neuronas, dendritas, axones, capilares)

mediante delgadas lengüetas que se interdigitan entre ellas, formando una cerrada trama (la neuroglia).

Ganglio

Se denomina ganglio al conjunto de células nerviosas que se encuentran en el curso de los nervios, es

por lo tanto, masa de sustancia gris. Los ganglios del sistema neurovegetativo se dividen en cervicales,

que son tres; dorsales, que son generalmente doce; lumbares o abdominales, que son cuatro pero

pueden ser tres o cinco; simpático sacro, que son cuatro y a veces cinco.

Nervios craneales, que envían información sensorial procedente del cuello y la cabeza hacia el Sistema

Nervioso Central. Reciben órdenes motoras para el control de la musculatura esquelética del cuello y la

cabeza.

Sistema Nervioso Autónomo: se compone de centros bulbares y medulares, así como de dos cadenas

de 23 ganglios situados a ambos lados de la médula espinal, y preside las funciones de respiración,

circulación, secreciones y en general todas las propias de la vida de nutrición. Los órganos inervados

funcionan con entera independencia de nuestra voluntad; por esto se les llama sistema autónomo.

Atendiendo al origen y función de las fibras nerviosas el Sistema nervioso Autónomo se divide en dos

grandes grupos:

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Sistema Nervioso Simpático: sus fibras se originan en la médula dorsolumbar y su función es descargar

energía para satisfacer objetivos vitales.

Sistema Nervioso Parasimpático: sus fibras nacen en los centros bulbares y sacro e interviene en los

procesos de recuperación, se encarga del almacenamiento y administración de la energía.

Ambos sistemas tienen funciones antagónicas y complementarias.

El nervio más importante del sistema parasimpático se llama neumogástrico y sale del bulbo raquídeo.

Acto reflejo y acto voluntario

Se denomina acto reflejo a toda impresión transformada en acción, sin la intervención de la voluntad ni

de la conciencia. En él intervienen dos corrientes nerviosas: una sensitiva, que va del sentido que recibe

la impresión al centro nervioso (médula espinal) y otra motora, que es respuesta a la primera, que va del

centro nervioso a la glándula o músculo.

Ejemplo: al recibir un pinchazo, la impresión dolorosa es recogida por los corpúsculos sensoriales de la

piel y transmitida por los nervios táctiles al centro nervioso (médula espinal) en donde, sin darnos cuenta,

se produce una corriente motora (respuesta) que va a los músculos de la piel y mueve la parte herida

para apartarla del instrumento punzante. Todo esto se hace sin intervención de la voluntad.

Los actos reflejos se producen con mucha frecuencia en nuestra vida diaria.

El acto voluntario es idéntico al anterior, pero añade unas corrientes intermedias, o sea que, cuando la

corriente sensitiva llega a la médula, en vez de producirse la corriente motora, prosigue la sensitiva hasta

llegar al cerebro; allí nos damos cuenta de la sensación dolorosa y su causa. Es entonces cuando la

voluntad establece una corriente motora (movimiento voluntario) y el miembro herido se aparta de la

causa de la sensación dolorosa, o queda en suspenso dicha corriente y se siguen sufriendo los efectos

dolorosos: todo depende de nosotros, de nuestro libre querer.

Pero hay otra modalidad de acto voluntario cuando la corriente motora parte directamente del cerebro sin

que haya llegado a él una corriente sensitiva, sino por una idea que allí mismo se ha formado y que

induce a la voluntad a establecer la corriente motora necesaria para verificar el acto que se ha pensado.

ALTERACIONES DEL SISTEMA NERVIOSO

La neurología se encarga del estudio y el tratamiento de las alteraciones del sistema nervioso y la psiquiatría de las perturbaciones de la conducta de naturaleza funcional. La división entre estas dos especialidades médicas no está definida con claridad debido a que las alteraciones neurológicas muestran con frecuencia síntomas orgánicos y mentales. Para la discusión de enfermedad mental funcional. Las alteraciones del sistema nervioso comprenden malformaciones genéticas, intoxicaciones, defectos metabólicos, alteraciones vasculares, inflamaciones, degeneración y tumores, y están relacionadas con las células nerviosas o sus elementos de sostén. Entre las causas más comunes de la parálisis y de otras complicaciones neurológicas se encuentran las alteraciones vasculares, tales como la hemorragia cerebral y otras formas de apoplejía. Algunas enfermedades manifiestan una distribución por edad y geográfica peculiar; por ejemplo, la esclerosis múltiple degenerativa del sistema nervioso es común en las zonas templadas, pero rara en los trópicos.

El sistema nervioso es susceptible a las infecciones provocadas por una gran variedad de bacterias, parásitos y virus. Por ejemplo, la meningitis o la inflamación de las meninges (las membranas que recubren el cerebro y la médula espinal) puede originarse por numerosos agentes; sin embargo, la infección por un virus específico causa la rabia. Algunos virus que provocan dolencias neurológicas

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afectan sólo a ciertas partes del sistema nervioso; es el caso del virus que origina la poliomielitis que suele atacar a la médula espinal; el que causa la encefalitis afecta al cerebro.

Las inflamaciones del sistema nervioso se denominan en función de la parte a la que afectan. Así, la mielitis es la inflamación de la médula espinal y la neuritis la de un nervio. Estas alteraciones pueden producirse no sólo por infecciones, sino también por intoxicación, alcoholismo o lesiones. Los tumores que se originan en el sistema nervioso suelen componerse de tejido meníngeo o de células de la neuroglia (tejido de sostén), dependiendo de la parte específica que esté afectada. Sin embargo, otros tipos de tumores pueden sufrir metástasis (propagarse) o invadir el sistema nervioso. Véase Cáncer (medicina). En ciertas alteraciones, como la neuralgia, la migraña y la epilepsia puede no existir ninguna evidencia de daño orgánico. Otra alteración, la parálisis cerebral, está asociada con una lesión cerebral producida antes, durante o después del nacimiento.

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Núcleo 3

Sistema Endocrino

Tu cuerpo produce sus propias sustancias químicas y las sutiliza para controlar determinadas funciones,

y el principal sistema que coordina esas sustancias se denomina sistema endocrino.

Aunque muy pocas veces pensamos en el sistema endocrino, este influye sobre casi todas las células,

órganos y funciones del organismo. El sistema endocrino es fundamental para regular el estado de

ánimo, el crecimiento y el desarrollo, el funcionamiento de los distintos tejidos y el metabolismo, así como

la función sexual y los procesos reproductores.

Generalmente el sistema endocrino se encarga de procesos corporales que ocurren lentamente, como el

crecimiento celular. Los procesos más rápidos, como la respiración y el movimiento corporal, están

controlados por el sistema nervioso. Pero, a pesar de que el nervioso y el endocrino son sistemas

distintos, a menudo colaboran para ayudar al organismo a funcionar adecuadamente.

¿Qué es el sistema endocrino?

Las piezas fundamentales de sistema endocrino son las hormonas y las glándulas. En calidad de

mensajeros químicos del cuerpo, las hormonas transmiten información e instrucciones entre conjuntos de

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células. Aunque por el torrente sanguíneo circulan muchas hormonas diferentes, cada tipo de hormona

está diseñado para repercutir solamente sobre determinadas células.

Una glándula es un conjunto de células que fabrican y secretan (o segregan) sustancias. Las glándulas

seleccionan y extraen materiales de la sangre, los procesan y secretan el producto químico resultante

para que sea utilizado en otra parte del cuerpo. Algunos tipos de glándulas liberan los productos que

sintetizan en áreas específicas del cuerpo. Por ejemplo, lasglándulas exocrinas, como las sudoríparas y

las salivares, liberan secreciones sobre la piel o en el interior de la boca. Sin embargo, las glándulas

endocrinas liberan más de 20 tipos de hormonas diferentes directamente en el torrente sanguíneo,

desde donde son transportadas a otras células y partes del cuerpo.

Las principales glándulas que componen el sistema endocrino humano incluyen:

el hipotálamo

la hipófisis

la glándula tiroidea

las glándulas paratiroideas

las glándulas suprarrenales

la glándula pineal

las glándulas reproductoras (que incluyen los ovarios y los testículos).

El hipotálamo

El hipotálamo, un conjunto de células especializadas ubicado en la parte central inferior del cerebro, es

el principal nexo de unión entre los sistemas endocrino y nervioso. Las células nerviosas del hipotálamo

controlan el funcionamiento de la hipófisis, segregando sustancias químicas que bien estimulan o bien

inhiben las secreciones hormonales de esta última glándula.

La hipófisis

A pesar de no ser mayor que un guisante, la hipófisis, ubicada en la base del cerebro, justo debajo del

hipotálamo, se considera la parte más importante del sistema endocrino. Se suele denominar la "glándula

maestra" porque fabrica hormonas que regulan el funcionamiento de otras glándulas endocrinas. La

fabricación y secreción de hormonas hipofisarias puede verse influida por factores como las emociones y

los cambios estacionales. A tal efecto, el hipotálamo envía información procesada por el cerebro (como la

temperatura medioambiental, los patrones de exposición solar y los sentimientos) a la hipófisis.

La diminuta hipófisis se divide en dos partes: el lóbulo anterior y el lóbulo posterior El lóbulo anterior

regula la actividad de las glándulas tiroidea, suprarrenales y reproductoras, y produce diversas hormonas,

entre las que cabe destacar:

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la hormona del crecimiento, que estimula el crecimiento óseo y de otros tejidos corporales y

desempeña un papel importante en la utilización de los nutrientes y minerales

la prolactina, que activa la producción de leche en las mujeres que dan el pecho

la tirotropina, que estimula a la glándula tiroidea a producir hormonas tiroideas

la corticotropina, que estimula a las glándulas suprarrenales a producir determinadas hormonas.

La hipófisis también segrega endorfinas, unas sustancias químicas que actúan sobre el sistema nervioso

reduciendo la sensación de dolor. Además, la hipófisis segrega hormonas que estimulan a los órganos

reproductores a fabricar hormonas sexuales. La hipófisis también controla la ovulación y el ciclo

menstrual en las mujeres.

El lóbulo posterior de la hipófisis libera la hormona antidiurética, también denominada vasopresina,

que ayuda a controlar el equilibrio entre agua y sales minerales en el organismo. El lóbulo posterior de la

hipófisis también produce oxitocina, que desencadena las contracciones uterinas necesarias para dar a

luz.

La glándula tiroidea

La glándula tiroidea, ubicada en la parte anterior e inferior del cuello, tiene forma de pajarita o mariposa

y produce las hormonas tiroideas tiroxina y triiodotironina. Estas hormonas controlan la velocidad a la

cual las células queman el combustible de los alimentos para producir energía. La producción y liberación

de hormonas tiroideas está controlada por la tirotropina, secretada por la hipófisis. Cuantas más

hormonas tiroideas haya en el torrente sanguíneos de una persona, más rápidamente ocurrirán las

reacciones químicas que tienen lugar en su organismo.

¿Por qué son tan importantes las hormonas tiroideas? Por diversos motivos; por ejemplo, ayudan a

crecer y desarrollarse a los huesos de los niños y jóvenes y desempeñan un papel fundamental en el

desarrollo del cerebro y del sistema nervioso en los niños.

Las glándulas paratiroideas

Pegadas a la glándula tiroidea, hay cuatro glándulas diminutas que funcionan conjuntamente

denominadas glándulas paratiroideas. Liberan la hormona paratiroidea, que regula la concentración

de calcio en sangre con la ayuda de la calcitonina, fabricada por la glándula tiroidea.

Los glándulas suprarrenales

En el cuerpo humano también hay dos glándulas suprarrenales, de forma triangular, una encima de

cada riñón. Las glándulas suprarrenales constan de dos partes, cada una de las cuales fabrica distintas

hormonas y desempeña distintas funciones. La parte más externa, la corteza suprarrenal, produce unas

hormonas denominadas corticoesteroides, que contribuyen a regular el equilibrio entre sales minerales

y agua, la respuesta al estrés, el metabolismo, el sistema inmunitario y el desarrollo y la función sexuales.

La parte más interna, la médula suprarrenal, produce catecolaminas, como la adrenalina. También

denominada epinefrina, esta hormona eleva la tensión arterial y la frecuencia cardiaca en situaciones de

estrés.

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La glándula pineal

La glándula pineal se encuentra justo en centro del cerebro. Secreta melatonina, una hormona que

probablemente influye en que tengas sueño por las noches y te despiertes por las mañanas.

Las gónadas

Las gónadas son la principal fuente de hormonas sexuales. La mayoría de la gente no piensa en ello,

pero tanto los hombres como las mujeres tienen gónadas. En los hombres, las gónadas masculinas,

o testículos, se encuentran en el escroto. Segregan unas hormonas denominadas andrógenos, la más

importante de las cuales es la testosterona. Estas hormonas indican a los chicos cuándo ha llegado el

momento de iniciar los cambios corporales asociados a la pubertad, incluyendo el crecimiento del pene,

el estirón, el cambio de voz y el crecimiento de la barba y del vello púbico. En colaboración con otras

hormonas secretadas por la hipófisis, la testosterona también indica a los chicos cuándo ha llegado el

momento de producir esperma en los testículos.

Las gónadas femeninas, los ovarios, se encuentran dentro de la pelvis. Producen ovocitos y secretan las

hormonas femeninas: elestrógeno y la progesterona. El estrógeno indica a las chicas cuándo tienen

que iniciar los cambios corporales asociados a la pubertad. Durante esta etapa del desarrollo, a las

chicas les crecen los senos, empiezan a acumular grasa en caderas y muslos y experimentan un estirón.

Tanto el estrógeno como la progesterona participan también en la regulación del ciclo menstrual y

desempeñan un papel importante en el embarazo.

A pesar de que las glándulas endocrinas son las principales productoras de hormonas, algunos órganos

que no forman parte del sistema endocrino -como el cerebro, el corazón, los pulmones, los riñones, el

hígado y la piel- también producen y segregan hormonas. El páncreas forma parte tanto del sistema de

secreción hormonal como del digestivo porque también produce y secreta enzimas digestivas. Este

órgano produce dos hormonas importantes: la insulina y el glucagón. Ambas colaboran para mantener

una concentración estable de glucosa, o azúcar, en sangre y para abastecer al cuerpo de suficiente

combustible para que produzca la energía que necesita y mantenga sus reservas de energía.

¿Qué función desempeña el sistema endocrino?

Las hormonas, una vez secretadas, circulan por el torrente sanguíneo desde la glándula endocrina hasta

las células diseñadas para recibir el mensaje de que aquellas son portadoras. Estas células se

denominan células diana. A lo largo de este recorrido por el torrente sanguíneo, unas proteínas

especiales se unen a diversas hormonas. Estas proteínas actúan como portadoras, controlando la

cantidad de hormona disponible que debe interactuar con las células diana. Las células diana tienen

receptores en los que solo encajan hormonas específicas, de modo que cada tipo de hormona se

comunica solamente con un tipo específico de células diana que posee receptores para esa hormona.

Cuando una hormona llega a su célula diana, se adhiere a los receptores específicos de esa célula y la

combinación de hormona-receptor transmite instrucciones químicas sobre el funcionamiento interno de la

célula.

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Cuando las concentraciones hormonales alcanzan el nivel normal, el sistema endocrino ayuda al cuerpo

a mantener esa concentración hormonal en sangre. Por ejemplo, si la glándula tiroidea ha segregado una

cantidad adecuada de hormonas tiroideas, la hipófisis capta una concentración normal de esa hormona

en el torrente sanguíneo y ajusta en consonancia su liberación de tirotropina, la hormona hipofisiaria que

estimula a la glándula tiroidea a producir hormonas tiroideas.

Otro ejemplo de este proceso lo encontramos en las glándulas paratiroideas. La hormona paratiroidea

incrementa la concentración de calcio en sangre. Cuando esta concentración aumenta, las glándulas

paratiroideas captan el cambio y, consecuentemente, reducen la secreción de hormona paratiroidea. Este

proceso de ajuste se denomina sistema de retroalimentación negativa.

Problemas que pueden afectar al sistema endocrino

Un exceso o un defecto de cualquier hormona pueden ser nocivos para el organismo. Por ejemplo, si la

hipófisis produce demasiada hormona del crecimiento, un adolescente puede crecer demasiado. Pero, si

produce demasiado poca, puede crecer de forma insuficiente. Para tratar muchos trastornos endocrinos,

generalmente lo que hacen los médicos es controlar la producción de determinadas hormonas o bien

aportar, de forma suplementaria, las hormonas deficitarias mediante medicación. Entre los principales

trastornos hormonales, se encuentran los siguientes:

Insuficiencia suprarrenal. Este trastorno ocurre cuando la corteza suprarrenal no produce suficientes

corticoesteroides. Entre los síntomas de la insuficiencia suprarrenal se incluyen la debilidad, la fatiga, el

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dolor abdominal, las náuseas, la deshidratación y los cambios en la piel. Los médicos tratan la

insuficiencia suprarrenal administrando medicamentos que contienen hormonas corticoesteroides.

Diabetes tipo 1. Cuando el páncreas no produce suficiente insulina, se desarrolla una diabetes tipo I,

antes conocida como diabetes juvenil. En los niños y jóvenes, esta enfermedad suele estar provocada

por un trastorno autoinmunitario en el cual determinadas células del sistema inmunitario atacan y

destruyen las células del páncreas que producen insulina. Para controlar los niveles de azúcar en sangre

y reducir el riesgo de desarrollar complicaciones, los niños y jóvenes con este trastorno necesitan

inyectarse insulina regularmente.

Diabetes tipo 2. A diferencia de la diabetes tipo 1, en la cual el organismo no puede producir cantidades

normales de insulina, en la diabetes tipo 2 el organismo no responde a la insulina con normalidad. Los

niños y jóvenes que padecen este trastorno son proclives al sobrepeso. Algunos niños y jóvenes pueden

controlar la concentración de azúcar en sangre mediante cambios dietéticos, ejercicio y medicación por

vía oral, pero muchos necesitan inyectarse insulina, como en la diabetes tipo 1.

Problemas relacionados con la hormona del crecimiento. Un exceso de hormona del crecimiento en

niños y adolescentes que todavía están en proceso de crecimiento determinará que sus huesos y otras

partes del cuerpo crezcan excesivamente. Este trastorno poco frecuente (a veces denominado

"gigantismo") suele estar causado por un tumor hipofisario y se puede tratar extirpando el tumor.

Contrariamente, cuando la hipófisis produce una cantidad insuficiente de hormona del crecimiento, el niño

o adolescente crecerá menos de lo normal. Los médicos pueden tratar este problema con medicación.

Hipertiroidismo. El hipertiroidismo es un trastorno en el cual la concentración de hormonas tiroideas en

sangre es excesivamente alta. En los niños y jóvenes este trastorno suele estar provocado por la

enfermedad de Graves, un trastorno autoinmunitario en el cual la glándula tiroidea está demasiado activa.

Los médicos suelen tratar el hipertiroidismo mediante medicación, cirugía o radioterapia.

Hipotiroidismo. El hipotiroidismo es un trastorno en el cual la concentración de hormonas tiroideas en

sangre es anormalmente baja. Esta deficiencia de hormonas tiroideas enlentece los procesos corporales

y puede provocar fatiga, frecuencia cardiaca anormalmente baja, piel seca, sobrepeso y estreñimiento.

Los niños y jóvenes con este trastorno también presentan retraso del crecimiento y alcanzan la pubertad

más tarde de lo normal. La tiroidtis de Hashimoto es un trastorno del sistema inmunitario que suele

provocar problemas en la glándula tiroidea, limitando o impidiendo la producción de hormonas tiroideas.

Los médicos suelen tratar este problema con medicación.

Pubertad precoz. Cuando las hipófisis libera demasiado pronto las hormonas que estimulan a las

gónadas a producir hormonas sexuales, algunos niños presentan los cambios corporales asociados a la

pubertad a una edad anormalmente temprana. Esto recibe el nombre de pubertad precoz. Los niños y

adolescentes afectados por este trastorno se pueden tratar con una medicación que les permitirá

desarrollarse a un ritmo normal.

METABOLISMO HORMONAL

Las hormonas conocidas pertenecen a tres grupos químicos: proteínas, esteroides y aminas. Aquellas que pertenecen al grupo de las proteínas o polipéptidos incluyen las hormonas producidas por la hipófisis anterior, paratiroides, placenta y páncreas. En el grupo de esteroides se encuentran las hormonas de la

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corteza suprarrenal y las gónadas. Las aminas son producidas por la médula suprarrenal y el tiroides. La síntesis de hormonas tiene lugar en el interior de las células y, en la mayoría de los casos, el producto se almacena en su interior hasta que es liberado en la sangre. Sin embargo, el tiroides y los ovarios contienen zonas especiales para el almacenamiento de hormonas.

La liberación de las hormonas depende de los niveles en sangre de otras hormonas y de ciertos productos metabólicos bajo influencia hormonal, así como de la estimulación nerviosa. La producción de las hormonas de la hipófisis anterior se inhibe cuando las producidas por la glándula diana particular, la corteza suprarrenal, el tiroides o las gónadas circulan en la sangre. Por ejemplo, cuando hay una cierta cantidad de hormona tiroidea en el torrente sanguíneo la hipófisis interrumpe la producción de hormona estimulante del tiroides hasta que el nivel de hormona tiroidea descienda. Por lo tanto, los niveles de hormonas circulantes se mantienen en un equilibrio constante. Este mecanismo, que se conoce como homeostasis o realimentación negativa , es similar al sistema de activación de un termostato por la temperatura de una habitación para encender o apagar una caldera.

La administración prolongada procedente del exterior de hormonas adrenocorticales, tiroideas o sexuales interrumpe casi por completo la producción de las correspondientes hormonas estimulantes de la hipófisis, y provoca la atrofia temporal de las glándulas diana. Por el contrario, si la producción de las glándulas diana es muy inferior al nivel normal, la producción continua de hormona estimulante por la hipófisis produce una hipertrofia de la glándula, como en el bocio por déficit de yodo. La liberación de hormonas está regulada también por la cantidad de sustancias circulantes en sangre, cuya presencia o utilización queda bajo control hormonal. Los altos niveles de glucosa en la sangre estimulan la producción y liberación de insulina, mientras que los niveles reducidos estimulan a las glándulas suprarrenales para producir adrenalina y glucagón; así se mantiene el equilibrio en el metabolismo de los hidratos de carbono. De igual manera, un déficit de calcio en la sangre estimula la secreción de hormona paratiroidea, mientras que los niveles elevados estimulan la liberación de calcitonina por el tiroides.

La función endocrina está regulada también por el sistema nervioso, como demuestra la respuesta suprarrenal al estrés. Los distintos órganos endocrinos están sometidos a diversas formas de control nervioso. La médula suprarrenal y la hipófisis posterior son glándulas con rica inervación y controladas de modo directo por el sistema nervioso. Sin embargo, la corteza suprarrenal, el tiroides y las gónadas, aunque responden a varios estímulos nerviosos, carecen de inervación específica y mantienen su función cuando se trasplantan a otras partes del organismo. La hipófisis anterior tiene inervación escasa, pero no puede funcionar si se trasplanta.

Se desconoce la forma en que las hormonas ejercen muchos de sus efectos metabólicos y morfológicos. Sin embargo, se piensa que los efectos sobre la función de las células se deben a su acción sobre las membranas celulares o enzimas, mediante la regulación de la expresión de los genes o mediante el control de la liberación de iones u otras moléculas pequeñas. Aunque en apariencia no se consumen o se modifican en el proceso metabólico, las hormonas pueden ser destruidas en gran parte por degradación química. Los productos hormonales finales se excretan con rapidez y se encuentran en la orina en grandes cantidades, y también en las heces y el sudor.

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Núcleo 4

Genética y Herencia

¿Te ha dicho alguien alguna vez “lo llevas en los genes”? Probablemente estaba pensando en un rasgo

físico o de personalidad o en una aptitud que compartes con otros miembros de tu familia. Sabemos que

los genes desempeñan un papel importante en nuestro aspecto, la forma en que nos comportamos e

incluso de qué enfermamos. Ahora los científicos están intentando utilizar estos conocimientos de formas

nuevas y apasionantes, por ejemplo, para prevenir y tratar determinados problemas de salud.

¿Qué es un gen?

Para entender cómo funcionan los genes, repasaremos algunos conceptos fundamentales de biología.

La mayoría de seres vivos están compuestos por células que contienen una sustancia denominada ácido

desoxirribonucleico (ADN). El ADN está retorcido sobre sí mismo, formando unas estructuras

denominadas cromosomas.

La mayoría de las células del cuerpo humano tienen 23 pares de cromosomas, sumando un total de 46.

Sin embargo, las células reproductoras: los espermatozoides y los ovocitos, contienen solamente 23

cromosomas. Tú recibiste la mitad de los cromosomas del ovocito de tu madre y la otra mitad del

espermatozoide de tu padre. Los niños reciben un cromosoma X de su madre y un cromosoma Y de su

padre, mientras que las niñas reciben un cromosoma X de cada uno de sus progenitores.

¿Y qué pintan los genes en todo esto? Los genes son pequeños fragmentos de ADN contenidos en los

cromosomas que determinan características o rasgos humanos específicos, como la estatura o el color

del pelo. Puesto que has heredado un cromosoma de cada par de cada uno de tus progenitores, tienes

dos versiones de cada gen (exceptuando algunos genes contenidos en los cromosomas X e Y en los

niños, que solo tienen uno de cada). Algunos rasgos dependen solo de un gen, mientras que otros

dependen de combinaciones de genes. Puesto que cada persona tiene entre 25.000 y 35.000 genes

diferentes, ¡hay una cantidad casi infinita de combinaciones posibles!

Genes y herencia

La herencia es la transmisión de genes de una generación a la siguiente. Tú has heredado los genes de

tus padres. La herencia te ayuda a ser quien eres: alto o bajo, rubio o moreno, de ojos verdes o azules.

¿Pueden tus genes determinar si vas a convertirte en un alumno de sobresalientes o en un gran atleta?

La herencia desempeña un papel importante, pero el ambiente en que vives (que incluye factores como

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los alimentos que comes y las personas con quienes te relacionas) también influye en tus habilidades e

intereses.

¿Cómo funcionan los genes?

El ADN contiene cuatro sustancias químicas (adenina, timina, citosina y guanina -abreviadas con las

letras A, T, C y G) que están insertadas en pares dentro de hebras enrolladas y extremadamente finas.

¿Cómo de finas? Las células son diminutas -invisibles al ojo humano- y cada célula del cuerpo contiene

entre metro y medio y dos metros de filamento de ADN, de modo que, si desenrolláramos todas las

hebras de ADN contenidas en todas las células de tu cuerpo, ¡sumarían en total entre cuatro y cinco mil

millones de kilómetros! Los patrones de ADN son códigos para fabricar proteínas, las sustancias

químicas que permiten que nuestros cuerpos funcionen y crezcan.

Los genes contienen las instrucciones necesarias para fabricar las distintas proteínas de nuestros

cuerpos (como las enzimas que nos permiten digerir los alimentos o el pigmento que nos da color a los

ojos). Cuando tus células se duplican, transmiten esa información genética a las nuevas células. Los

genes pueden ser dominantes o recesivos. Los genes dominantes manifiestan su efecto aunque

solamente haya una copia de ese gen / esa variante genética en el par. Pero, para que se manifieste un

rasgo o una enfermedad recesiva, la persona deberá tener el mismo gen / la misma variante genética en

los dos cromosomas del par.

¿Qué son las enfermedades genéticas?

A veces las células contienen cambios o defectos en la información que contienen sus genes. Esto se

denomina mutación genética, y suele ocurrir cuando las células están envejecidas o se han expuesto a

determinadas sustancias químicas o radiaciones. Afortunadamente, las células suelen reconocer las

mutaciones y las reparan. Sin embargo, otras veces las mutaciones pueden provocar enfermedades,

como algunos tipos de cáncer. Y, si las mutaciones genéticas afectan a las células reproductoras de los

padres, sus hijos heredarán el gen mutado.

Los investigadores han identificado más de 4.000 enfermedades provocadas por mutaciones genéticas.

Pero el hecho de que una persona tenga una mutación genética que puede provocar una enfermedad no

implica necesariamente que vaya a desarrollar la enfermedad. Puesto que heredamos un gen de cada

padre, el hecho de tener un gen defectuoso no suele suponer ningún problema porque el gen normal

permite que el cuerpo fabrique la proteína normal que necesitamos.

Como promedio, probablemente todo el mundo es portador de cinco a diez genes mutados o

defectuosos. Los problemas surgen cuando el gen defectuoso o mutado es dominante o cuando están

presentes dos genes defectuosos recesivos en los dos cromosomas del par. También puede haber

problemas cuando varios genes mutados interactúan entre

Si una persona tiene el gen dominante para una enfermedad, por lo general padecerá la enfermedad y

cada uno de sus hijos tendrá un 50% de probabilidades (1 entre 2) de heredar el gen y padecer la

46

enfermedad. Las enfermedades provocadas por un gen dominante incluyen la acondroplasia (una forma

de enanismo), el síndrome de Marfan (una enfermedad del tejido conjuntivo), y la corea de Huntington

(una enfermedad degenerativa del sistema nervioso).

Las personas que tienen un gen recesivo para una enfermedad se denominan “portadoras” y

generalmente no padecen la enfermedad porque tienen un gen normal dentro del par que puede

desempeñar correctamente su función. Pero, cuando dos portadores tienen descendencia, sus hijos

tienen un 25% de probabilidades (1 entre 4) de heredar un gen defectuoso de cada padre y, por lo tanto,

padecer la enfermedad. La fibrosis quística (una enfermedad que afecta a los pulmones), la anemia

falciforme (una enfermedad de la sangre) y la enfermedad de Tay-Sachs (que cursa con problemas

neurológicos) están provocadas por la herencia de dos genes defectuosos recesivos, uno procedente de

cada padre. Algunas mutaciones genéticas recesivas solo pueden estar presentes en el cromosoma X, lo

que significa que, por lo general, solamente los hombres desarrollan la enfermedad porque solamente

heredan un cromosoma X de su madre. Las mujeres tienen dos cromosomas X, por lo que necesitarían

heredar dos copias defectuosas del gen recesivo para desarrollar la enfermedad. Las enfermedades

ligadas al cromosoma X incluyen un trastorno de la coagulación denominado hemofilia y la ceguera a los

colores o daltonismo.

A veces, cuando se unen un ovocito y un espermatozoide, la nueva célula recibe demasiados

cromosomas o demasiado pocos. La mayoría de los niños nacidos con síndrome de Down, que se asocia

a deficiencia mental, tienen un cromosoma 21 de más. Algunas personas a quienes les preocupa la

posibilidad de ser portadoras de genes mutados o defectuosos pueden hacerse pruebas genéticas para

conocer su riesgo de tener hijos afectados por determinadas enfermedades. Las mujeres

embarazadas también se pueden hacer pruebas para ver si el feto presenta ciertas enfermedades

genéticas. Las pruebas genéticas suelen implicar extraer una muestra de sangre, piel o líquido amniótico

para evaluar la presencia de enfermedades o trastornos genéticos.

Modificar genes

A veces los científicos alteran determinados genes a propósito. Durante muchos años, los investigadores

han alterado genes de microbios y plantas para producir descendencia con rasgos especiales, como una

mayor resistencia a determinadas enfermedades o plagas o la capacidad de crecer en ambientes

difíciles. Esto recibe el nombre de ingeniería genética.

La terapia génica es un campo de investigación médica novedoso y muy prometedor. En la terapia

génica, los investigadores intentan sustituir genes mutados, defectuosos o ausentes por copias de genes

sanos en determinadas células para que los genes "buenos" desempeñen correctamente su función. A

menudo se utilizan virus para transportar genes sanos e introducirlos en las células afectadas por la

mutación porque muchos virus son capaces de insertar su propio ADN en las células.

Pero la terapia génica también entraña problemas. Los científicos todavía no han identificado todos los

genes presentes en el cuerpo humano ni qué es lo que hace cada uno. El enorme esfuerzo de muchos

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científicos, como los que trabajan en elProyecto Genoma Humano y en otros proyectos relacionados, ha

permitido realizar un mapa del genoma humano completo (todo el material genético presente en los

cromosomas de un ser vivo), pero se tardarán muchos más años en averiguar qué hace cada gen y cómo

interactúan los distintos genes entre sí. En la mayoría de enfermedades, los científicos todavía no saben

si los genes desempeñan algún papel ni cómo lo desempeñan. Además, hay grandes dificultades a la

hora de insertar los genes normales en las células adecuadas sin provocar problemas en las demás

células. También preocupa la posibilidad de que la gente pueda intentar modificar genes por razones

éticamente cuestionables, como tener hijos más listos o más atléticos. Nadie sabe cuáles serían los

efectos a largo plazo de este tipo de manipulaciones.

De todos modos, para muchas personas que padecen enfermedades genéticas, la terapia génica sigue

siendo una esperanza para que ellos -o sus hijos- puedan gozar de una vida mejor y más sana.

Célucla, Núcleo y Cromosomas en su interior

Los cromosomas son bioquímicamente moléculas de ADN (ácido desoxirribonucleico) unidas a proteínas llamadas histonas. Durante la división celular la cromatina (ADN disperso en el núcleo celular) se concentra y se enrolla apretadamente alrededor de una trama proteica (histonas) formando cuerpos compactos llamados cromosomas.

Cariotipo Humano (Cromosomas humanos)

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Comúnmente están constituidas por dos brazos denominadas cromátidas, que se unen a través de una zona de menor densidad, y un centro llamado centrómero. Los elementos separados por el centrómero reciben el nombre de brazos (corresponden a la mitad de una cromátida).

El tamaño de los cromosomas puede oscilar entre los 0,2 y 5 µm (micrómetros) de longitud con un

diámetro entre 0,2 y 2 µm. La longitud normal de los cromosomas de los mamíferos varía entre los 4 a 6

µm.

Un micrómetro equivale a la milésima parte de un milímetro. (Un milímetro dividido en mil partes)

En los cromosomas de la metafase las cromátidas están duplicadas (cromátidas hermanas) y unidas a

nivel del centrómero. Durante la anafase sólo presenta un juego de cromátidas.

Normalmente existen 46 cromosomas en cada célula humana.

Los cromosomas se parecen a un conjunto de libros de cocina. Cada cromosoma o libro de cocina

contiene miles de recetas las cuales son pedazos de información o instrucciones.

Estas instrucciones o recetas son llamadas "genes". Por lo tanto, los cromosomas son paquetes de

genes los cuales dirigen el desarrollo del cuerpo.

Por ejemplo, existen genes que dicen si una persona va a tener ojos azules o cafés, cabello café o rubio.

Un gen también codifica o lleva la información de un producto específico, como por ejemplo, una

proteína. Dicha proteína estará involucrada en algún proceso específico que determinará un rasgo o

característica particular.

Toda la información que el cuerpo necesita para trabajar proviene de los cromosomas. Los cromosomas

contienen los planos para el crecimiento y el desarrollo.

Dispersas entre los 23 pares de cromosomas existen cerca de 30.000 genes. Incluso una parte muy

pequeña de un cromosoma puede contener diferentes genes.

La ubicación exacta o aun el número exacto de todos los genes es todavía desconocida. (Ver: Mapa

genético Genóma humano). Los estudios de cromosomas no incluyen una evaluación detallada de cada

gene.

Los cromosomas vienen en pares. Un miembro de cada par proviene de la célula del esperma del padre

y el otro miembro del par, proviene de la célula del huevo de la madre.

En otras palabras, el bebé recibe mitad de material genético de la madre y la otra mitad del padre.

Los cromosomas del sexo normalmente están colocados junto a otros cromosomas. Usualmente los

niños tienen un cromosoma X y uno Y, y las niñas tienen dos cromosomas X. Esta fotografía se llama un

“cariotipo.”

Cromosomas

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Enfermedades de trasmisión genética

Fallas o anomalías en la secuencia genética son causa de varios trastornos o enfermedades de

trasmisión genética, entre otras, están:

Glaucoma

Se presenta en los individuos que tienen un gen (partícula de cromosoma) dominante de esta

característica. Esta enfermedad del ojo se caracteriza por un exceso de presión intraocular que produce

pérdida progresiva del campo visual y de la vista.

Anemia facilgorme

Afecta a gran cantidad de personas de raza negra. En esta enfermedad la hemoglobina (transportador de

oxígeno en la sangre) de los glóbulos rojos es enteramente reemplazada por otra anormal llamada

hemoglobina S. Por lo tanto, los glóbulos rojos que la contienen adoptan una forma de S en vez de la de

disco y con ella son menos capaces de trasportar oxígeno y además pueden bloquear los vasos

sanguíneos de algunos órganos. Como consecuencia, los individuos que la poseen sufren una anemia

severa y, por lo general, fatal.

Hemofilia

Se trasmite por un gen recesivo ligado al cromosoma X. Los individuos hemofílicos tienden a sangrar en

forma anormal, ya sea espontáneamente o como consecuencia de heridas mínimas. El hombre

hemofílico no puede trasmitir la dolencia a sus hijos varones, pero todas sus hijas son portadoras sanas.

Cada hijo varón de una mujer portadora tiene un riesgo de 50% de nacer hemofílico.

Síndrome de Down

Presentan 47 cromosomas (el cromosoma 21 es el que se repite), el individuo presenta un conjunto de

defectos, incluso retraso mental agudo, debilidad muscular y gran susceptibilidad a la Leucemia.

Síndrome de Turner

Se presenta cuando la mujer tiene solo 45 cromosomas (normalmente los seres humanos tienen 46

cromosomas), esto determina que sea de estatura muy baja y no desarrolle características sexuales

secundarias propias del sexo femenino. Además, los órganos sexuales nunca alcanzan madurez sexual.

Síndrome de Klinefelder

Se presenta en uno de cada mil varones, en los que aparecen 47 cromosomas (poseen un cromosoma

del sexo adicional). Los pacientes tienen esterilidad debido a que los testículos son incapaces de producir

espermatozoides. A menudo también sufren de retardo mental.

Número de Cromosomas en las diferentes especies

Perro

Cada célula —del perro o de cualquier otro animal— contiene un núcleo en que se encuentran unas

"cintas" llamadas cromosomas. El número de éstos es constante en cada especie, y los perros tienen 78,

distribuidos en 39 pares.

Hombre

En el hombre existen 23 pares es decir, tiene 46 cromosomas

Gato

En el gato existen 19 pares de cromosomas, por lo tanto tiene 38 cromosomas.

Mosca de la fruta

Tiene 4 pares, o sea tiene 8 cromosomas

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Rana

Tiene 13 pares, 26 cromosomas

Caballo

Tiene 33 pares, o sea tiene 66 cromosomas

Paloma

Tiene 40 pares, tiene 80 cromosomas

Gallo

Tiene 39 pares de cromosomas, o sea, 78 cromosomas

Ratón

Tiene 20 pares de cromosomas, 40 cromosomas en total

Rata

Tiene 21 pares de cromosomas, 42 cromosomas

Hamster

Tiene 22 pares de cromosomas, o sea tiene 44 cromosomas

Conejo

Tiene 22 pares, o sea 44 cromosomas

Gametogénesis

La gameto génesis es un proceso meiótico que tiene la finalidad de producir células sexuales o gametos,

los cuales, como ya sabemos, son haploides y participan en el proceso de reproducción. Este proceso se

efectúa en el interior de las gónadas y se inicia en células sexuales no diferenciadas y diploides, que en

los animales se llaman espermatogonias y ovogonias.

La gametogénesis humana se inicia en la etapa de pubertad, que en el hombre se alcanza

aproximadamente entre los 10 y 14 años de edad y se le denomina espermatogénesis. En la mujer,

la producción de gametos u ovogénesis se inicia al tercer mes del desarrollo fetal y se suspende en

profase I de leptoteno, esta meiosis se reinicia entre los 10 y 12 años de edad, que es cuando presentan

primer ciclo menstrual.

2. Espermatogénesis Humana

Los espermatozoides se forman en el interior de los testículos, específicamente dentro de los túbulos

seminíferos. Las paredes de estos túbulos se encuentran tapizados de espermatogonias, las cuales, por

meiosis, se transforman en espermatozoides. La espermatogénesis, tiene una duración de

aproximadamente 74 días y se efectúa en tres etapas:

crecimiento de la espermatogonia

meiosis y

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metamorfosis de las células resultantes

Descripción de la Espermatogénesis

La espermatogonia entra en un período de crecimiento que dura aproximadamente 26 días y se

transforma en un espermatocito de primer orden.

El espermatocito de primer orden entra a la primera división meiótica originando dos

espermatocitos de segundo orden.

Los espermatocitos de segundo orden entran a la segunda división meiótica y originan cuatro

células haploides llamadas espermatidas.

Cada espermátida entra a un proceso de metamorfosis o diferenciación llamado espermiogénesis

y se convierten en espermatozoides. El paso de espermatocito primario hasta espermatozoide maduro

requiere de 48 días.

El espermatozoide

El espermatozoide está compuesto esencialmente por la cabeza, donde se aloja la información genética que será transmitida a los hijos, el cuerpo, que sirve de ensamble entre la cola y la cabeza, la cola, que le otorga movilidad y le permite trasladarse por el aparato reproductor femenino en busca del óvulo y la pieza terminal.

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Ovogénesis Humana

Los óvulos se forman en el interior de los ovarios, a partir de células sexuales no diferenciadas llamadas

ovogonias; el proceso empieza desde el tercer mes del desarrollo fetal e incluye dos etapas: crecimiento

de la ovogonia y meiosis

Descripción de la Ovogénesis

La ovogonia entra en un período de crecimiento que dura aproximadamente 7 días y se

transforma en un ovocito de primer orden.

El ovocito de primer orden entra a la primera división meiótica originando dos células, una grande

llamada ovocito de segundo orden y una pequeña que denomina primer glóbulo polar.

Tanto el ovocito de segundo orden como el primer glóbulo polar, entran a la segunda división

meiótica y originan lo siguiente:

* El ovocito de segundo orden forma dos células llamadas: ovotidia u óvulo y segundo glóbulo polar.

* El primer glóbulo polar se divide en dos células llamadas: segundos glóbulos polares.

La ovotidia u óvulo es un gameto funcional y es más grande que los glóbulos polares porque en ella se

concentra la mayor parte del material de reservao vitelo, comúnmente conocido como yema. Este

material de reserva es importante para los organismos ovíparos ya que su desarrollo embrionario

depende de ello; para el humano no lo es tanto, ya que los nutrientes necesarios para su desarrollo los

obtiene directamente de la madre. Los glóbulos polares, a pesar de que tienen la

misma información genética que la ovotidia, no funcionan como gametos y son reabsorbidos por el

organismo.

4. Diferencias entre espermatogénesis y ovogénesis

Se acumula mayor cantidad de material nutritivo durante la ovogénesis que en la

espermatogénesis.

Las células resultantes de la ovogénesis presentan tamaños diferentes debido a que el material

nutritivo no se distribuye equitativamente.

En la ovogénesis se produce un gameto funcional, mientras que en la espermatogénesis se

producen cuatro gametos funcionales.

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Durante la formación de los espermatozoides, se requiere un proceso de diferenciación para

obtener gametos funcionales, lo cual no sucede durante la ovogénesis.

La ovogénesis se inicia al tercer mes del desarrollo intrauterino; la espermatogénesis hasta que

el hombre llega a la pubertad.

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Núcleo 5

Introducción a las Ondas y a la Química

Ondas Movimiento ondulatorio, proceso por el que se propaga energía de un lugar a otro sin transferencia de materia, mediante ondas mecánicas o electromagnéticas. En cualquier punto de la trayectoria de propagación se produce un desplazamiento periódico, u oscilación, alrededor de una posición de equilibrio. Puede ser una oscilación de moléculas de aire, como en el caso del sonido que viaja por la atmósfera, de moléculas de agua (como en las olas que se forman en la superficie del mar) o de porciones de una cuerda o un resorte. En todos estos casos, las partículas oscilan en torno a su posición de equilibrio y sólo la energía avanza de forma continua. Estas ondas se denominan mecánicas porque la energía se transmite a través de un medio material, sin ningún movimiento global del propio medio. Las únicas ondas que no requieren un medio material para su propagación son las ondas electromagnéticas; en ese caso las oscilaciones corresponden a variaciones en la intensidad de campos magnéticos y eléctricos Comportamiento de las ondas

La velocidad de una onda en la materia depende de la elasticidad y densidad del medio. En una onda transversal a lo largo de una cuerda tensa, por ejemplo, la velocidad depende de la tensión de la cuerda y de su densidad lineal o masa por unidad de longitud. La velocidad puede duplicarse cuadruplicando la tensión, o reducirse a la mitad cuadruplicando la densidad lineal. La velocidad de las ondas electromagnéticas en el vacío (entre ellas la luz) es constante y su valor es de aproximadamente 300.000 km/s. Al atravesar un medio material esta velocidad varía sin superar nunca su valor en el vacío. Cuando dos ondas se encuentran en un punto, el desplazamiento resultante en ese punto es la suma de los desplazamientos individuales producidos por cada una de las ondas. Si los desplazamientos van en el mismo sentido, ambas ondas se refuerzan; si van en sentido opuesto, se debilitan mutuamente. Este fenómeno se conoce como interferencia.

Cuando dos ondas de igual amplitud, longitud de onda y velocidad avanzan en sentido opuesto a través de un medio se forman ondas estacionarias. Por ejemplo, si se ata a una pared el extremo de una cuerda y se agita el otro extremo hacia arriba y hacia abajo, las ondas se reflejan en la pared y vuelven en sentido inverso. Si suponemos que la reflexión es perfectamente eficiente, la onda reflejada estará media longitud de onda retrasada con respecto a la onda inicial. Se producirá interferencia entre ambas ondas y el desplazamiento resultante en cualquier punto y momento será la suma de los desplazamientos correspondientes a la onda incidente y la onda reflejada. En los puntos en los que una cresta de la onda incidente coincide con un valle de la reflejada, no existe movimiento; estos puntos se denominan nodos. A mitad de camino entre dos nodos, las dos ondas están en fase, es decir, las crestas coinciden con crestas y los valles con valles; en esos puntos, la amplitud de la onda resultante es dos veces mayor que la de la onda incidente; por tanto, la cuerda queda dividida por los nodos en secciones de una longitud de onda. Entre los nodos (que no avanzan a través de la cuerda), la cuerda vibra transversalmente.

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Las ondas estacionarias aparecen también en las cuerdas de los instrumentos musicales. Por ejemplo, una cuerda de violín vibra como un todo (con nodos en los extremos), por mitades (con un nodo adicional en el centro), por tercios... Todas estas vibraciones se producen de forma simultánea; la vibración de la cuerda como un todo produce el tono fundamental y las restantes vibraciones generan los diferentes armónicos. En mecánica cuántica, la estructura del átomo se explica por analogía con un sistema de ondas estacionarias. Gran parte de los avances de la física moderna se basan en elaboraciones de la teoría de las ondas y el movimiento ondulatorio.

Enlaces químicos

Enlace químico, fuerza entre los átomos que los mantiene unidos en las moléculas. Cuando dos o más átomos se acercan lo suficiente, se puede producir una fuerza de atracción entre los electrones de los átomos individuales y el núcleo de otro u otros átomos. Si esta fuerza es lo suficientemente grande para mantener unidos los átomos, se dice que se ha formado un enlace químico. Todos los enlaces químicos resultan de la atracción simultánea de uno o más electrones por más de un núcleo. 2. TIPOS DE ENLACE

Enlace metálico

La plata, un metal típico, consiste en una formación regular de átomos de plata que han perdido cada uno un electrón para formar un ion plata. Los electrones negativos se distribuyen por todo el metal formando enlaces no direccionales o des localizados con los iones plata positivos. Esta estructura, conocida como enlace metálico, explica las propiedades características de los metales: son buenos conductores de la electricidad al estar los electrones libres para moverse de un sitio a otro, y resultan maleables Si los átomos enlazados son elementos metálicos, el enlace se llama metálico. Los electrones son compartidos por los átomos, pero se pueden mover a través del sólido proporcionando conductividad térmica y eléctrica, brillo, maleabilidad y ductilidad. Véase Metales.

Enlace covalente

En un enlace covalente, los dos átomos enlazados comparten electrones. Si los átomos del enlace covalente son de elementos diferentes, uno de ellos tiende a atraer a los electrones compartidos con más fuerza, y los electrones pasan más tiempo cerca de ese átomo; a este enlace se le conoce como covalente polar. Cuando los átomos unidos por un enlace covalente son iguales, ninguno de los átomos atrae a los electrones compartidos con más fuerza que el otro; este fenómeno recibe el nombre de enlace covalente no polar o apolar.

Si los átomos enlazados son no metales e idénticos (como en N2 o en O2), los electrones son compartidos por igual por los dos átomos, y el enlace se llama covalente apolar. Si los átomos son no metales pero distintos (como en el óxido nítrico, NO), los electrones son compartidos en forma desigual y el enlace se llama covalente polar —polar porque la molécula tiene un polo eléctrico positivo y otro negativo, y covalente porque los átomos comparten los electrones, aunque sea en forma desigual. Estas sustancias no conducen la electricidad, ni tienen brillo, ductilidad o maleabilidad.

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Enlace iónico: sal

El enlace entre los átomos en la sal común (cloruro de sodio) es un típico enlace iónico. En el enlace que se forma, el sodio se transforma en catión (ion de carga positiva) entregando su electrón de valencia al cloro, que se convierte en anión (ion de carga negativa). Este intercambio de electrones se refleja en la diferencia de tamaño entre los átomos antes y después del enlace (izquierda). Atraídos por fuerzas electrostáticas (derecha), los iones se organizan formando una red cristalina en la que cada uno es fuertemente atraído hacia un grupo de „vecinos próximos‟ de carga opuesta y, en menor medida, hacia todos los demás iones de carga opuesta a través de todo el cristal.

Cuando una molécula de una sustancia contiene átomos de metales y no metales, los electrones son atraídos con más fuerza por los no metales, que se transforman en iones con carga negativa; los metales, a su vez, se convierten en iones con carga positiva. Entonces, los iones de diferente signo se atraen electrostáticamente, formando enlaces iónicos. Las sustancias iónicas conducen la electricidad cuando están en estado líquido o en disolución acuosa, pero no en estado cristalino porque los iones individuales son demasiado grandes para moverse libremente a través del cristal. Tipos de enlace y propiedades

El comportamiento químico de los sólidos, líquidos y gases que nos rodean está determinado por las formas en que los átomos se unen entre sí, lo que a su vez depende de las interacciones entre sus electrones más externos. Los electrones pueden transferirse de un átomo a otro (enlace iónico), compartirse entre átomos vecinos (enlace covalente) o moverse libremente de átomo en átomo (enlace metálico). El moderno conocimiento de la estructura y comportamiento de la materia a escala atómica explica con éxito las propiedades de la materia a gran escala.

Cuando los electrones son compartidos simétricamente, el enlace puede ser metálico o covalente apolar; si son compartidos asimétricamente, el enlace es covalente polar; la transferencia de electrones proporciona enlace iónico. Generalmente, la tendencia a una distribución desigual de los electrones entre un par de átomos aumenta cuanto más separados están en la tabla periódica.

Para la formación de iones estables y enlace covalente, la norma más común es que cada átomo consiga tener el mismo número de electrones que el elemento de los gases nobles —grupo 18— más cercano a él en la tabla periódica. Los metales de los grupos 1 (o IA) y 11 (o IB) de la tabla periódica tienden a perder un electrón para formar iones con una carga positiva; los de los grupos 2 (o IIA) y 12 (o IIB) tienden a perder dos electrones para formar iones con dos cargas positivas, y de la misma forma los de los grupos 3 (o IIIB) y 13 (o IIIA) tienden a formar iones con tres cargas positivas. Por la misma razón, los halógenos, grupo 17 (o VIIA), tienden a ganar un electrón para formar iones con una carga negativa, y los elementos del grupo 16 (o VIA) a formar iones con dos cargas negativas. Sin embargo, conforme aumenta la carga neta de un ion, éste tiene menos estabilidad, así que las cargas aparentemente mayores serían minimizadas compartiendo los electrones en enlaces covalentes.

El enlace covalente se forma cuando ambos átomos carecen del número de electrones del gas noble más cercano. El átomo de cloro, por ejemplo, tiene un electrón menos que el átomo de argón (17 frente a 18). Cuando dos átomos de cloro forman un enlace covalente compartiendo dos electrones, uno de cada

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átomo (Cl:Cl), ambos consiguen el número 18 del argón. Es común representar un par de electrones compartido por medio de un guión entre los átomos individuales: Cl:Cl se escribe Cl8Cl.

De forma similar, el nitrógeno atómico tiene tres electrones menos que el neón (diez), pero cada nitrógeno puede conseguir el número de electrones del gas noble si comparten seis electrones: N#N o N:N. Esto se denomina enlace triple. Análogamente, el azufre puede conseguir el número del argón compartiendo cuatro electrones en un enlace doble, S::S o S9S. En el dióxido de carbono, tanto el carbono (con sus seis electrones) como el oxígeno (con ocho) consiguen el número de electrones del neón (diez) compartiéndolos en enlaces dobles: O9C9O. En todas estas fórmulas, sólo se representan los electrones compartidos.

3. VALENCIA

Valencias de algunos elementos químicos

En la mayoría de los átomos, muchos de los electrones son atraídos con tal fuerza por sus propios núcleos que no pueden interaccionar de forma apreciable con otros núcleos. Sólo los electrones del “exterior” de un átomo pueden interaccionar con dos o más núcleos. A éstos se les llama electrones de valencia. El número de electrones de valencia de un átomo es igual al número de su familia (o grupo) en la tabla periódica, usando sólo la antigua numeración romana. Así, tenemos un electrón de valencia para los elementos de los grupos 1 (o IA) y 11 (o IB); dos electrones de valencia para los elementos de los grupos 2 (o IIA) y 12 (o IIB), y cuatro para los elementos de los grupos 4 (o IVB) y 14 (o IVA). Todos los átomos de los gases nobles excepto el helio (o sea: neón, argón, criptón, xenón y radón) tienen ocho electrones de valencia. Los elementos de las familias (grupos) cercanas a los gases nobles tienden a reaccionar para adquirir la configuración de ocho electrones de valencia de los gases nobles. Esto se conoce como la regla del octeto de Lewis, que fue enunciada por el químico estadounidense Gilbert N. Lewis. El helio es el único que tiene una configuración de dos electrones de valencia. Los elementos cercanos al helio tienden a adquirir una configuración de valencia de dos: el hidrógeno ganando un electrón, el litio perdiéndolo, y el berilio perdiendo dos electrones. El hidrógeno suele compartir su único electrón con un electrón de otro átomo formando un enlace simple, como en el cloruro de hidrógeno, H8Cl. El cloro, que originalmente tiene siete electrones de valencia, pasa a tener ocho. Esos electrones de valencia pueden representarse como: o . Las estructuras de N2 y CO2 se pueden expresar ahora como o y o . Estas estructuras de Lewis muestran la configuración de ocho electrones de valencia de los gases nobles para cada átomo. Probablemente el 80% de los compuestos covalentes pueden ser representados razonablemente por las estructuras electrónicas de Lewis. El resto, en especial aquellos que contienen elementos de la parte central de la tabla periódica, no puede ser descrito normalmente en términos de estructuras de gases nobles.

Configuración Electrónica

La configuración electrónica se hace para determinar en que niveles y subniveles de energía se encuentran los electrónes de un átomo dado.

Existen 7 Niveles; del 1 al 7 también se suele usar unas letras del abecedario para determinar los niveles y son las letras K L M N O P Q , la K corresponde al nivel 1, la L al nivel 2 y así sucesivamente hasta la Q que corresponde al nivel 7.

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Los subniveles de energía son s, p, d, f y se debe tener en cuenta que cada subnivel tiene un número máximo de electrones que puede alojar y son los siguientes: s 2, p 6, d 10, f 14. la configuración electrónica se realiza con el número atómico. Un ejemplo de esto es: Para N nitrógeno que tiene número atómico de 7 entonces se realiza así: 1s2 2s2 2p3 Note que los subniveles no pueden pasar el número máximo pero si pueden ser colocados menos electrones del tope máximo. hay que tener en cuenta el siguiente esquema, pero el orden de la configuración se hace de arriba hacia abajo, en diagonal de derecha a izquierda: 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f 6s 6p 6d 6f 7s 7p 7d 7f La configuración electrónica de un elemento con número atómico 17 sería así: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 Compare esta configuración y la del nitrógeno con el esquema presentado y lo entenderá bien.