2n Parcial FACA - by Ire (2015)

Apunte Español
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Biología Ambiental - 2º curso
Asignatura Fisiologia Animal Comparada i Ambiental
Año del apunte 2015
Páginas 54
Fecha de subida 13/02/2015
Descargas 19
Subido por

Descripción

Els apunts s'han realitzat amb les presentacions i la informació reunida a les classes del professor Joan Carles B., completats a posteriori durant el curs 2014 - 2015. Garanteixo de primera mà que els apunts han sigut perfectament funcionals en aquest curs.

Vista previa del texto

FISIOLOGIA ANIMAL COMPARADA i AMBIENTAL 2n PARCIAL Biologia Ambiental UAB 2014 - 2015 Irene Garcés ÍNDEX 1. OSMOREGULACIÓ EN HUMANS 1. Sistema uriniari 2. El corpuscle renal. Glomerular Filtration Rate.
3. Contercurrent multiplier system 4. Regulació de Na 2. OSMOREGULACIÓ EN ANIMALS 1. Metabolisme del Nitrògen 2. Osmoregulació en artròpodes terrestres 3. Tipus d'osmo 4. Funcionament de l'osmoregulació marina 5. Balanç salí 1. Cas pràctic dels Salmons en aigua dolça i salada 3. DIGESTIÓ EN HUMANS 1. Fisiologia digestiva 2. Digestó i secreció 3. Percepció del gust 4. Digestió de greixos 5. Digestió de carbohidrats 6. Digestó de proteïnes 4. CONFLICTE TRÒFIC 1. Modulació del tub digestiu en serps 5. DIGESTIÓ EN OCELLS I RUMIANTS 1. En ocells 2. Fermentació en rumiants 3. Fermentadors caudals 6. DIGESTIÓ EN INSECTES 7. ECOFISIOLOGIA COMPARADA 1. Ecolocació en ratpenats 2. Competències en l'ecolocació 3. Els dofins 4. Electrolocalització 5. Termoloclització 8. EL SISTEMA NERVIÓS 1. Percepció 2. Progrès del SN 3. Potencial d'acció 4. Circuits neuronals en vertebrats i invertevbrats 5. Control de la parla 6. Sistema d'activació reticular 7. Control hipoaàlamic de la pituitària 8. Sistema emocional 9. Tipus de memòria 9. Temes no complets (no exam) 1. 9. FISIOLOGIA PARASÍTICA 2. 10. IMMUNOLOGIA OSMOREGULACIÓ EN HUMANS TEMA 5 Procés on els animals regulen les concentracions de soluts i equilibren els guanys i pèrdues d'aigua per assolir l'homeostasis.
Els ronyons produeixen 1.5L d'orina/dia aprox, processant 1.750 L de sang i consumint un 25% de l'energia total del cos.
El volum d'orina obligatori (mínima quantitat d'orina que hem d'excretar cada dia) està sobre 0.5L/dia.
1. Ronyó 2. Ureters 3. Bladder 4. Uretra SISTEMA URINARI La filtració es dóna als Nefrons quan el capil·lar plasma passa a sanguini del través dels Podòcits (formen la membrana de filtratge) fins a l'espai de Bowman. El producte absorbit es transporta pel Tub Proximal, on patirà un procés de reabsorció pels capil·lars peritubulars de la mèdul·la i secreció d'aquests al Tub. A la Nansa de Hendle es donarà una reabsorció i al Tub Distal una segona reabsorció-secreció.
El Collecting Duct farà l'excreció del producte final enviant-lo a l'urèter que conecta amb la bufeta.
Glomerular Filtration Rate (GFR) Volum de sang filtrada pels capilars que entren a les càpsules de Bowman per unitat de temps.
Està condicionat per la pressió arterial, la permeabilitat dels epitelis i la superfície d'intercanvi.
El plasma sanguini d'intercanvi entra al corpuscle afavorit pel diferencial de pressions entre el capil·lar i l'espai de Bowman. Aquest no conté cèl·lules, però sí aigua que en l'intercanvi arrastra ions, pèptids i petites molècules. Les proteïnes del plasma no es filtren degut a que la membrana (composta pels Podòcits i les seves membranes basals fusionades) està carregada negativament, fet que repel les proteïnes, també carregades negativament.
Els soluts i l'aigua renals poden ser reabsorbits al recte travessant l'epiteli renal per vies paracel·lulars (entre les cèl·lules) o transcel·lulars, de forma passiva, activa (consum ATP) o mogudes per forces osmòtiques o hidrostàtiques, creuant el fluid intersticial i travessant l'epiteli del capilar peritubular (Bulk Flow).
Als túbuls proximals són reabsorbits prop del 65% del Na, Cl, HCO3, K i Aa filtrats. També secreten àcids, bases i H al lúmen del tub.El catió més abundant en la filtració és el Na.
Concentració de la orina per contercurrent multiplier system El contercurrent multiplier system mostra que en els tubs descendents es cedeix aigua (capil·lar amb molta [osm], el tub quedarà concentrat) i als ascendents es cedeix ions (capil·lar amb menys [osm] que el tub). Les zones horitzontals són variables.
La part superior del tub proximal és impermeable a l'aigua i excreta NaCl per transport actiu. Conseqüentment, el fluid interstical de la mèdula serà hiperosmòtic.
En la part descendent de la Nansa de Hendle l'epiteli és més prim i permeable (té aquaporines), permetent la difusió d'aigua (transport passiu). Aquí no es reabsorbirà NaCl. L'aigua sortirà de la Nansa afavorida pel medi hiperosmòtic anterior, que es mantindrà més alt a propòsit (reabsorció cap al capil·lar peritubular), generant una orina concentrada.
La reabsorció d'aigua dels Collecting Duct's medulars i Tubs distals ve mediada per l'hormona antidiurètica (ADH) o vasopresina, que regula l'osmolaritat dels capilars sanguinis permetent la integració de les aquaporines a l'epiteli del Collecting Duct.
Això permet que l'aigua es filtri a la sang, donant lloc a una orina hiperosmòtica.
Quan els nivells d'ADH baixen, la membrana s'impermeabilitza relativament i l'aigua no es reabsorbeix als capil·lars, donant lloc a una orina hipoosmòtica.
Així doncs, l'ADH es responsable de l'homeostasis del plasma sanguini.
Quan el volum de la sang és més elevat de lo normal, la pressió a l'atri dret estimula la síntesis del Atrial Natriuretic Peptide (ANP) per les cèl·lules miocàrdiques sobreestirades. L'ANP estimula la secreció de NaCl (Natriuresi= perdre Na) i aigua juntament amb la inhibició del ADH, augmentant el volum d'orina excretada. Quan es millori l'homeostasi, l'hipotalmus ho detectarà i farà feedback negatiu.
El cafè augmenta la presió arterial i, per tant, l'estirament que pateixen les cèl·lules del cor, fet que actúa com a estímul per a la síntesi d'ANP i posterior producció d'orina.
Regulació de Na. Exam! S'intentaen equilibrar les [osm] del plasma sanguini reduïnt el volum d'aigua en sang en proporció als nivells baixos de Na (s'ha pogut perdre termorregulant en suor, p.ex). Inhibint l'ADH s'evita la reabsorció d'aigua, reflectint-se en una major expulsió d'orina i disminució de la presió arterial. Aquesta última és detectada per l'aparell juxtaglomerular, que secretarà Renina per activar l'enzim AngI del fetge.
Aquest serà convertit a AngII per l'ACE (Angiotensinògen Converting Enzim), sintetitzat als pulmons.
AngII actúa doblement augmentant la presió arterial induïnt la vasoconstricció i estimulant la secreció d'Aldosterona de les glàndules adrenals del còrtex. L'absorció de Na es dóna a través de bombes de Na/K, per tant es consumirà ATP.
Conseqüències de beure aigua de mar • 1L H2O mar = 1200mOsm/L • màxima concentració de la orina: 1200mOsm/L El ronyó necessita expulsar altres substàncies com la urea, que ja augmenta de per si la [orina] a 600/L. Llavors el ronyó podrà excretar com a màxim concentracions de NaCl de 600/L. Així doncs, per 1L H2O amb NaCl es produïran 2L d'orina, necessitant ingerir 1L d'aigua pura per 1L de mar. Això explica la ràpida deshidratació que es sofreix al beure aigua de mar.
OSMOREGULACIÓ EN ANIMALS TEMA 6 METABOLISME DEL NITRÒGEN Estratègies seguides per la majoria d'organismes: – Amonnotelisme: excreció directa per brànquies o membranes de l'amoni (NH3). Fet per animals que visquin a l'aigua (sempre o en algun moment del seu cicle vital). Peixos, amfibis...
– Ureotèlic: excreció de N a partir d'urea. Organismes grans, ja que s'excreta juntament amb aigua. Tampoc ho solen fer organismes de clima desèrtic.
– Uricotelisme: en forma d'àcid úric, molt poc soluble en aigua (fet que perment excretar-lo en sec) i tòxic. Animals petits o en ambients d'escassetat d'aigua. El nitrògen s'uneix en estructures de C i Na per ser eliminat, per això és un metabolisme força car, més que la urea. Gasten C que podrien ser utilitzats per crèixer. Ocells, rèptils i la majoria d'hexàpodes.
Aquest metabolisme ve condicionat pel medi. P.ex: els amfibis poden canviar el seu metabolisme ureotèlic dels períodes d'estivació a un amonnotèlic durant la seva vida aquàtica. A part, els organismes poden ser Filtradors (osmorreguladors) o Secretors (com els hexàpodes).
OSMOREGULACIÓ EN ARTRÒPODES TERRESTRES Tubs de Malpighi En els tubs de Malpighi no hi ha filtració de sang degut a que no hi ha diferència de pressió entre els capilars i l'interior dels tubs, ja que tenen un sistema circulatori ineficient. Per això fan transport actiu de K, Na i Cl al lúmen del tub (amb bombes de Na/K ATPasses de tipus V), provocant l'entrada d'aigua per diferencial osmòtic.
Juntament amb l'aigua també hi entren tòxics, nitrògens, etc. Això s'envia al proctoideu on es barreja amb el menjar digerit, formant una orina isosmòtica primària rica en K i baixa en Na. Al Proctoideu i al recte l'aigua serà reabsorbida per les glandules rectals deixant els tòxics per la formació de l'orina secundària hiper/hipoosmòtica, que s'expulsarà.
El transport es realitzat per cells diferents: • Cell tubular normal: bombes de K/Na a la cara basal (tocant vas sanguini). A la cara apical hi tenen canals d'entrada de H i ions per transport passiu.
• Cell estrellada: bombes de Cl. Venen regulades per hormones Leuquines.
Faciliten la sortida de H per equilibrar càrregues, fet que farà funcionar la bomba de Na/K a favor del gradient.
Modificacions d'aquest sistema excretor • Sistema criptonefric: tubs de Malpighi ampliats i replegats, amb la part distal en contacte amb el recte. Així reabsorbeixen l'aigua dels excrements i la transporten altre cop a l'intestí mig. Típic de zones seques, en coleòpters i larves de lepidòpters.
• Cambra de filtració: en insectes que menjen sava de les plantes, Homòpters (pugons). Recargolen el tub digestiu posterior perquè estigui amb contacte amb el tub anterior. Així, la gran quantitat d'aigua que entra per la ingestió de sava es directament expulsada del cos per aquesta dreçera, evitant gastar ATP en bombes d'ions i evitant diluir la hemolinfa. Té simbionts al llarg de tot el seu tub digestiu.
• Retenció d'aigua en les llagostes: entren els ions per transport actiu dintre les cèl·lules del intestí i es deriven cap a l'espai intercel·lular d'aquestes, fins que arriben a uns sacs grans on es reciclen i s'acomulen. Així, l'aigua del recte travesarà l'epiteli per gradient osmòtic i serà expulsada sense els ions, hiposmòtica. Es necessitaran molts mitocòndris.
OSMOREGULACIÓ Terrestre Cal incloure els mecanismes d'estalvi d'aigua d'hexàpodes esmentats anteriorment.
Les nanses de Henle seran més llargues per mantenir un medi hiperosmòtic i evitar la pèrdua d'aigua.
Marina En medis marins molt salins, s'elimina la zona de filtració per evitar l'entrada de plasma sanguini i conseqüent pèrdua d'aigua. La concentració de sal varia en funció de la profunditat (més alta a la superfície), la Tª, les corrents...
Crustacis, moluscs, cnidaris i invertebrats en general solen ser osmoconformistes (fluids corporals isosmòtics amb el medi) i estenohalins (no soporten canvis bruscos en la concentració de soluts del medi, al contrari dels individus eurihalins). No obstant, només la meitat dels ions osmòtics provenen de l'aigua del mar. L'altra part són aa i molècules orgàniques sintetitzades per l'animal. El pop comú, al contrari, és hiperosmòtic a l'aigua del mar i està constantment absorbint aigua salada i excretant orina diluïda.
Els invertebrats no crustacis tenen sistemes reguladors senzills.
Els crustacis que tenen tendència a estar en zones estuàriques (medis amb concentració osmòtica molt variable, ja que sovint baixa per entrada d'aigua dolça o precipitació de sals) hiperegulen (mantenen la [osmòtica] interna superior a la del medi). Les condicions osmòtiques i osmoreguladores que te l'adult de crustaci es diferent a la de les larves, més deficient, més osmoconformistes. Alguns crancs no són isosmòtics i mantenen una concentració de solut inferior al medi.
Els teleostis són osmoreguladors i ionoreguladors (regulen l'osmolaritat a partir de soluts diferents als del medi, p.ex variant el nivell d'urea per compensar un medi hiperosmòtic).
OSMORREGULACIÓ MARINA Crustacis Te lloc al tegument, al tub digestiu, a les brànquies i als òrgans excretors.
El coelomosac és una estructura filtradora d'hemolinfa i excretora d'orina. Les glàndules excretores produeixen orina, mantenint el balanç d'aigua.
Mixins (hagfish) Osmoconformistes i estenohalins. Al no haver de regular estalvien molta energia en transport iònic i generació d'orina. Són carronyaires (poc gast d'energia). Secreten mucositat en extrem. S'anusen per aplicar més força sobre la presa. Aparell bucal molt desenvolupat.
Nemertins i platielmints Regulació per cèl·lules flamígeres dels protonefridis.
Orina hiposmòtica amb amoni directe.
Condrocythes (Taurons) Osmoconformistes i ionoreguladors (estenosalins), el que els permet (com als mixins) reduïr el cost energètic al no haver de realitzar grans moviments osmòtics d'aigua a través del tegument. Els taurons no beuen aigua per mantenir el volum corporal.
Només adquireixen els ions que els entren per les brànquies o amb l'aigua que absorbeixen al devorar una presa.
Són isosmòtics, però només tenen la meitat de [ions Na/Cl] que al medi. La resta d'osmòlits són sintetitzats per ells i són: • Urea en sang (tòxica). L'hemoglobina i els enzims dels elasmobranquis estan adaptats per no ser desestabilitzats per la toxicitat de la urea.
• Òxid de Trimethylamina (TMAO, olor a amoníac, no tòxic. “Olor de peix” en forma reduïda TMA). Aquest compost contrarresta la toxicitat de la urea.
El balanç entre els dos components varia amb la salinitat del medi extern.
En la zona rectal tenen glàndules hipervascularitzades amb bombes de Na/Cl que secreten orina hiperosmòtica a la cloaca (funcionen semblant a la regulació de l'epiteli brànquial). Amb l'orina dels ronyons expulsen els cations divalents.
Teleostis hiporeguladors. Aigua salada, medi hiperosmòtic. Exam! Els peixos marins excreten aigua a través de vies extra-renals per mantenir una concentració de ions inferior al medi marí (molt osmòtic, provoca la sortida d'aigua), ja que al contrari dels mamífers, són incapaços de produïr orina més concentrada que la sang. Ho fan a través de les branquies (funcionament anàlog al ronyó).
L'epiteli d'aquestes està format per cèl·lules de paviment (PVCs) i MRC (o cells de clorur), riques en mitocòndries. Les cèl·lules accessòries (ACs) són MRC immadures.
Els cations divalents ingerits (Ca i Mg), queden al tub digestiu i són expulsats per l'annus. Els monovalents (K, Na i Cl) queden a la sang i són transportats activament a través de l'epiteli branquial per ser expulsats.
Regulació osmòtica a les brànquies: Els ions entren per la part basal. Na i K seran reciclats, augmentant les càrregues + de la sang. Per la part apical s'expulsa el Cl a l'aigua del voltant de la brànquia gastant ATP, fet que fa pujar les càrregues negatives de la zona (diferencial de potencial elècric, molt – al exterior i molt + al plasma sanguini). Això permet que el Na surti de les cèl·lules per vies paracel·lulars buscant compensar les càrregues.
Regulació osmòtica a l'intestí: busca l'entrada d'ions cap a la sang a partir de la ingesta d'aigua.
L'anidrassa carbònica (CA) fixa el CO2 en bicarbonat que serà expulsat permetent l'entrada de Cl.
(fluids intestinals alcalins). HCO3 precipitarà amb Ca i Mg i podran ser expulsats, reduïnt l'osmolaritat de l'intestí. Per cotransport entren Na i K des de la via apical que amb una ATPassa seran transportats per la cara basal fins al torrent sanguini, generant l'ATP necessari per expulsar el HCO3 i entrar el Cl. Així aconsegueixen augmentar la quantitat de soluts i aigua en sang, evitant pèrdues d'aigua per medi hiperosmòtic. Desprès seràn expulsats per les brànquies seguint el model anterior.
Els ronyons seríen ineficaços en teleostis marins, ja que estan dissenyats per filtrar quantitats grans d'orina i al ser hiposmòtics no els interessa perdre aigua.
Per això tenen glomèruls i el conducte distal poc especialitzats o inexistens. Unes 30 espècies de peixos (0.1% del total) tenen ronyons aglomerulars que els permeten excretar orina hiperosmòtica sense pèrdua d'aigua pràcticament. Han evolucionat d'ancestres glomerulats.
Teleostis hiperreguladors. Aigua dolça, medi hiposmòtic.
La ingesta de ions es dóna a través del menjar i de les brànquies. Es buscarà l'expulsió d'aigua per orina hiposmòtica degut a que [osmòtica del peix] > [medi], procurant evitar la pèrdua d'ions. Els hiperreguladors buscaran l'abosrció d'ions per les brànquies i reabsorbir-los a nivell renal (glomeruls diferenciats). En medis amb pocs soluts, el budell guanya importància en la reabsorció i osmoregulació. Aquest budell pot reabsorbir al llarg de tot el tub.
Regulació osmòtica a les brànquies: 2 tipus de MRC de l'epiteli branquial.
MRC-A: NKAtpassa.NBC cotransportador. Juntament amb NHE crea un gradient de Na que permet l'intercanvi amb H del plasma sanguini.
MRC - B: canals de Cl d'entrada cap a la sang per intercanvi amb HCO3.
Comparativa de peixos d'aigua dolça i d'aigua salada Exemple en salmons (probablement).
Exam!: comparació dels reguladors en aigua dolça i marina BALANÇ SALÍ En organismes que en algun moment del seu cicle vital viuen prop del mar o mengen aliments rics en sal.
Glandules salines Són glàndules d'excreció de sal (sorgides per convergencia evolutiva probablement), que funcionen semblant a les glàndules sudorípares o de mucoses, però secretant més NaCl. En ocells se'n troben un parell al nas.
Doble regulació de les glàndules salines: • A través dels neuroreceptors de l'hipotalam, com a senyal d'activació per les glàndules salines (a través del sistema nerviós).
• A partir d'hormones com la Prolactina i d'esteroides (cortisol), que activa les glàndules salines (via de regulació és més lenta, endocrina).
Absorció d'aigua al recte anal Els rèptils i aus tenen cèl·lules de reabsorció d'aigua al tram final del recte. L'orina s'injecta a la cloaca fent un reflux d'urea cap al recte, facilitant la reabsorció d'aigua.
Mamífers marins No tenen glàndules salines, però estan secundàriament adaptats . Han desenvolupat un sistema renal amb nanses de Henle més allargades, que els permet filtrar millor i secretar orina hiperosmòtica. Aprofiten l'aigua de les preses que ingereixen (ja filtrada) evitant beure aigua directa, ja que perden aigua al estar en un medi molt salat. Així doncs, es pot considerar que els mamífers marins “parasiten” la capacitat osmorreguladora de les seves preses, ingerint només els seus fluids prerregulats.
CAS PRÀCTIC. Els salmons El salmó del Pacífic (Oncorhynchus spp.) i l'Atlàntic (Salmo Salar) són espècies anàdromes: vida adulta en el medi marí amb reproducció en aigua dolça, on neixen.
L'antònim seria espècie catàdroma (reproducció i naiexement al mar), com les anguiles. Són espècies molt gregàries en grans quantitats, però no en petit nombre.
Es creu que la causa últma d'aquestes migracions és adaptativa degut a la pressió depredadora a la que ha estat sotmés l'animal en les diferents fases del seu desenvolupament. Aquestes espècies de salmons són diferents fenotípicament perquè han patit l'efecte separador de les glaciacions dels llacs on vivíen. Això ha donat lloc a poblacions aïllades permanentment que s'han adaptat de forma específica a medis diferents. Un dels exemples d'això es la isomorfía de la Tripsina (enzim encarregat de la catàlisi de proteïnes). Potser per això hi ha alguns salmons no migratoris.
Smoltificació Procés pel qual els salmons abandonen el seu estadi juvenil (fase parr adaptada al riu, medi hiposmòtic, pre-preparant-se per un estadi madur realizant una sèrie de canvis fisiològics i comportamentals que el preparen per la vida al mar, medi hiperosmòtic).
És una qüestó endògena, dependent dels fotoperiodes i Tª, i facultativa (no tots la fan). La majoria de femelles sí que ho fan. Quan aquestes tornen del medi marí troben mascles sexualment madurs que s'han quedat al riu. Això ve condicionat per factors genètics, plasticitat fenotípica i presions ambientals. És un procès reversible.
Canvis fisiològics de la fase parr a la fase smolt • Canvis induïts per la síntesi de Tiroxina des de la tiroides: ◦ Canvi de forma (induït per tiroxina, factors de creixement i cortisol): ▪ Ampliació la bufeta natatòria. Al augmentar la capacitat de flotació es reduïrà el cost energètic de migració al medi marí.
▪ Augment de la catàlisis de lípids i de la síntesi de proteïnes (augment de la TM i consum d'O2): allargament corporal en una forma estilitzada.
◦ Síntesi d'hemoglobines diverses (isoformes) amb més afinitat per O2, degut a que als rius hi ha més oxígen que al mar per les baixes Tª de l'aigua i les turbulències.
◦ Estimulació del canvi de color a platejat a partir de residus nitrogenats (guanina i proxentina) obtinguts per catàlisi de proteïnes que transformen en cristalls i dipositen als epitelis. Beneficis: ▪ Adaptació als depredadors: són més difícils de veure (reflexen la llum).
▪ Adaptació de la regulació del balanç hídric en medi hiperosmòtic: és una forma de reciclar els residus nitrogenats, així no cal gastar ATP i aigua per expulsar els soluts.
◦ Canvi dels fotoreceptors dels ulls: degenera els pigments vells (cons que captaven UV, tonalitats vermelles) deixant les Rhodopsines (capten millor l'espectre blau, predominant en la llum que incideix al mar).
◦ Control hormonal: ▪ L'hormona del creixement GHRH (Grow Hormone Releasing Hormone) i la CRH (Cortico Releasing Hormone) activen la síntesi de tiroxina i fomenten el creixement i l'alliberament de sucres respectivament (activació del metabolisme). Això el fa ser més proactius (més inquiets) i els proporciona l'energia necessària per a la migració riu avall fins al mar.
▪ La prolactina en alts nivells (necessaria en l'estadi juvenil) inhibeix el desenvolupament de la tolerància a la salinitat. Per això els individus smolts tenen nivells baixos de prolactina.
▪ Fabricació d'isoformes (A i B) de la bomba Na/K - ATPassa de les MRC de les brànquies, preparant-se per osmorregular en aigua salada mentre ho segueixen fent en aigua dolça. Estimulat per GHRG, CRH i Insulina.
◦ Les truites i salmons tenen cristalls de ferromagnetita a la pell que es pensa que els permet orientar-se en els camps magnètics. Potser s'orienten també per factors odorífers concrets.
DIGESTIÓ EN HUMANS TEMA 7 FISIOLOGIA DIGESTIVA Molta musculatura i abundància de vasos sangínis. Sistema nerviós específic (SN entèric) i sistema limfàtic (vasos ramificats que no tenen sortida, acaben en bossetes, els nòduls limfàtics), on tot lo que hi entra desemboca als vasos sanguínis. Participa en el metabolisme de greixos, entrada de bacteris, antígens... a l'intestí (budell) hi trobem el sistema immunitari.
A l'estòmac s'hi dóna la digestió (secreció enzims), i a l'intestí l'absorció de nutrients secreció d'enzims.
Temporització • 2h per digerir el menjar, mecànic i químicament.
• En 14h, absorció de nutrients.
• En 24h es dóna l'absorció d'aigua a l'intestí gros.
Feedback per controlar la ingesta • Grhelina • Leptina DIGESTIÓ I SECRECIÓ A la boca • Glàndules salivals. La saliva és lubricant, el qual permet una optimització de l'activitat enzimàtica. També conté HCO3 que tampona els àcids, protegint les parets de l'esòfag. Comença la digestió de polisacàrids amb l'amilassa, secretada per glands. Salivals. Defensa immune amb l'enzim lisozima, que trenca les parets bacterianes. Presència d'Ig A, típica de les mucoses dels mamífers.
• Digestió de greixos per les lipasses secretades a l'epiteli de la llengua.
• No hi ha digestió de proteïnes, aquesta es farà a l'estòmac.
• Les amígdales són agrupacions de glòbuls blancs (leucòcits) que es desenvoluparan a les amígdales i a la zona interna de la llengua en cas de necessitat immune.
• Papil·les gustatives: invaginacions de la llengua amb receptors gustatius. Hi ha altres papil·les sense receptors, només amb funció estructural rugosa, per enganxar el menjar i la saliva.
• No és cert que hi hagin zones de la llengua que responguin a sabors diferents, ja que totes les papil·les tenen receptors per captar tots els gustos.
El gust Les percepcions del sabor estan basades en els estímuls que generen els ions a la llengua. Dins les papil·les hi trobem els botons gustatius, quimioreceptors que responen a diversos tipus d'ions que envien senyals diferents, formant gustos.
Els quimioreceptors detecten el Na com a salat, no el Cl.
Quan aquest entra dins la cell amb càrregues + la despolaritza, ja que aquesta te càrregues – a l'interior. Els canals de Na responen per voltatge a aquest canvi de polarització obrint-se, permetent la fusió de les vessícules neurotransmisores a la neurona i enviant l'estímul.
L'àcid només és detectat en protons lliures (resultant de tenir un àcid en medi aquós, que es dissocia), i té una resposta igual el Na.
Els receptors amargs (quinines, cafeína) són imprescindibles per detectar substàncies tòxiques. Casi tots els animals en tenen. Alguns animals es fan amargs per no ser menjats. L'amarg funciona per proteïnes G, que detecten quan un lligand s'enganxa al receptor, reclutant missatgers secundaris, que alliberen Ca del RE, activant l'alliberament de les vessícules de neurotransmissors al medi. És una altra forma de transducció intracel·lular, en contraposició a la despolarització anterior.
Els gats no tenen receptors de dolç.
Es depredador, menja carn i no en necessita. Els receptors de sucre tenen canals de K normalment oberts. Quan s'activa la proteïna G es tanquen els canals i s'acomula K, despolaritzant la membrana.
Té lloc el mateix mecanisme.
Sabor umami: sabor de xino. És degut al glutamat de Na, que tenen en bidons i posen com a condiment al menjar.
Percepció del gust Els senyals detectats per totes aquestes neurones són enviats al cervell, on grups de neurones diferents s'activen per cada sabor. Hi ha una variació intraindividual per la percepció del sabor, que varia en funció del nº de receptors a la llengua i de les neurones activades.
SISTEMA LÍMBIC. Circuits de recompensa La recepció d'informació es dóna en l'àrea ventral tegmental, un conjunt de neurones que secreten dopamina com a missatger químic cap al nucleus acumbens. Aquesta dopamina al còrtex prefrontral (principalment humà) genera informació sensorial, emocional, motora... que permetrà recordar l'estímul a partir d'una emoció (recompensa, dolor...).
L'olor, el tacte també són factors clau en l'estímul de la gana. Aquests influeixen en el còrtex frontal, l'amígdala i l'hipotalam.
DIGESTIÓ I SECRECIÓ II. Digestió proteïnes. exam! Esòfag Abunden les mucoses per suavitzar la ingesta i els HCO3 per tamponar àcids provinents del reflux.
Estòmac A la nostra espècie només fa funció de lisi enzimàtica, l'absorció és al budell. Per això hi ha espècies que “suprimeixen” l'estòmac per un tub digestiu senzill.
Molta irrigació i connexions nervioses, com el nervi vago. Aquests controlen les secrecions d'àcids i enzims. Molta musculatura diversa. Melsa a la dreta. Glàndules: • Gàstriques: secreten moc de protecció. Contenen: ◦ Cells principals: secreció pepsinògen (forma inactiva de pepsina, que trenca proteïnes en pèptids).
◦ Cells parietals: secreten HCl (activa el pepsinògen per pH baix) i sintetitzen factor intrínsec, essencial per l'absorció de la vitamina B12 al budell.
• Pilòriques: moc i gastrina. Quan es menja molta proteïna s'estimulen les G cells de les gl.
pilòriques que augmenten la síntesis de Gastrina del suc gàstric, que excita les Enterochromaffinlike cells, les quals provoquen l'alliberament d'histamina per les cells gàstriques, causant l'augment de secreció d'HCl de les cèl·lules parietals.
Secreció d'àcid gàstric (HCl) per les cells parietals • Entra CO2 a la cell parietal. Amb H2O i anhidrassa carbònica es forma HCO3.
• Sortida de HCO3 a la sang i entrada de Cl a la cell parietal i finalment a l'estòmac.
• Entrada de H al estòmac a canvi de sortida de K a la sang.
• Unió de H i Cl a l'estòmac.
Regulació de les secrecions estomacals. Exam! 1. Fase cefàlica: l'hipotàlam detecta un estímul sensiorial (olor, visió...). Mèdula oblongata processa la informació i envia l'impuls nerviós a través del nervi vago a les cells que secreten histamina (ECL) i gastrina (G cell), que comencen la síntesi i secreció d'HCl. Com que l'estòmac està altament irrigat permet que aquestes secrecions siguin transmeses per tot l'estòmac.
2. Fase gàstrica: la ingesta de menjar activa els mecanoreceptors de l'estòmac que detecten l'estirament de les seves parets, enviant la senyal al nervi vago, que estimula la mèdula i retroalimenta + la secreció gàstrica.
3. Traspas: En algun moment (no està clar) s'obra el esfínter final de l'estòmac permentent el traspàs de menjar a l'intestí. Aquest menjar conté HCl que serà detectat (pH baix) per les cèl·lules del budell (enteròcits), les quals secretaran hormones (secretina i colecystokina CYK) com a senyal d'inhibició de la síntesi de pepsinògen. La CYK indueix el buidatge de la vessícula biliar. També actúa sobre els moviments peristàltics de l'estòmac, regulant-los perquè el menjar entri a l'intestí pautadament. Paral·lelament s'enviarà una senyal al nervi vago per que inhibeixi la secreció de gastrina i histamina, fet que repercutirà en la inhibició de la secreció d'HCl.
DIGESTIÓ I ABSORCIÓ. INTESTINS Intestí prim Té moltes microvellositats més que l'estòmac per ampliar la superfície d'absorció (sobretot de greixos i aigua). Per tant també estarà molt vascularitzat. Té cells de calze (secreció mucus). Les vellositats estan recobertes per Enteròcits que secreten enzims i provoquen trànsit d'ions (per tant hi han bombes de Na/K, HCO3 per tamponar HCl, etc) per absorbir nutrients per osmolaritat.
Aquests estan enganxats al glicocàlix (no circulen lliurement), on també hi trobem les bactèries comensals simbionts, que faciliten la digestió i alliberen els seus propis productes, que seran absorbits.
Hi ha un moviment peristàltic de la musculatura per remoure l'aliment. És induït per les cèl·lules Intersticials de Cajal, ICC que envolten les cells musculars del tub digestiu. Quant les ICC reben l'estímul de les neurones del Sistema Entèric (amb Inositol tri-P com a missatger) allibren Ca del RE. Les seves membranes són despolaritzades. El potencial d'acció es transmés a les cells musculars (hi estan en contacte per tight junctions) i provoca la contracció regulada.
Intestí gruixut No te vellositats.
Zona de reabsorció d'aigua principalment.
Capa de moc imprescindible, ja que està pròxim al medi extern. Secreció HCl. Apèndix: és un remanent de un òrgan immunitari en la nostra espècie. Els cavalls hi tenen bacteris per digerir la cel·lulosa que mengen. Les bacteries simbionts de la zona permeten l'abosrció de vitamina K, indispensable per la coagulació.
Òrgans accessoris Pàncrees: És exocrí (síntesi enzims digestius), com tripsina i quimiotripsina (lisi proteica), amilassa, carboxypolypeptidassa (trenca en aa), lipasses... i endocrí (secrecta hormones com insulina per la formació de glicògen i glucagó, pel trencament). Secreta HCO3 abundant per tamponar l'àcid del menjar estomacal, que desactivaria els enzims.
*La fructosa metabolitza directament en greix.
Fetge: produeix bilis per la digestió de greixos*. Gran importància com a òrgan immunitari (Sintetitza Proteïnes de Fase Aguda, de defensa). Guarda glucagó.
Vessícula biliar: emmagatzema la bilis.
DIGESTIÓ DE GREIXOS. Exam! Comença amb les lipasses de la boca. La primera digestió del greix és lenta ja que està molt compactat, per això es trenca físicament amb els moviments peristàltics de l'estòmac. Les boles petites de greix tenen tendència a ajuntar-se de nou.
Aquí actuaràn les sals biliars emulsificants, estabilitzant-les en formes separades, augmentant la superfície de contacte substrat-enzim. La sortida de la bilis de la vessícula biliar a l'intestí es estimulada per la secretina i la CYK. La lipassa hidrolitzarà les emulsions reduïnt-les a Micel·les, vessícules formades per monoglicèrids amb sals biliars a l'interior. Aquestes no poden travessar les membranes dels enteròcits. Només ho podran fer els monoglicèrids i àcids grassos individualitzats, que dins de les cells enteròcites seràn transformats pel RE i ap. De Golgi en vessícules (Quilomicrons), produïnt l'exocitòsis. Els vasos sangínis no ho podran absorbir (ja que tenen membrana basal). Els capil·lars limfàtics no en tenen, i és allà on entraran. A partir d'aquí podràn entrar als vasos sangínis, cap a la zona de la vena Clavia i cap al fetge. Els greixos petits poden anar directament als capil·lars sanguínis, que seràn enviats al fetge (a través del sistema Portal Hepàtic) que els emmagatzemarà en forma de grassa o glucosa.
DIGESTIÓ DE CARBOHIDRATS La digestió comença a la boca amb l'amilassa de la saliva. Al principi de l'intestí trobem les sucrasses, maltasses, lactasses... secretades pel pancrees. Els mono i disacàrids són de fàcil absorció; es transporten directe i ràpidament al fetge per vasos sanguinis del portal hepàtic.
TROFOSIMBIONTS Indispensables per la digestió. Els simbionts del budell fan metabolisme anaeròbic en medis àcids (medi extrem). Convivència i cooperació entre diferents comunitats bacterianes alhora que protegeixen de l'entrada de nous patògens, ja que el nínxol ja està ocupat. Metabolisme flexible en quan a alimentació. Les bactèries comensals interaccionen des del nadó amb el sistema immunitari. També poden alliberar inhibidors immunitaris. La forma de nèixer “bruta” és la primera transmissió de bactèries. Algunes funcions de les bactèries que ens beneficien: – Protecció a l'entrada de nous patògens.
– Funcions estructurals: la presència de bactèries estimula la síntesi de IgA a les mucoses, participant en el ràpid desenvolupament del S.Immune.
– Digereixen fibres, detoxifiquen metabolitzant alguns components...
– Produeixen Vit K, àcid fòlic...
Eix cefalo-intestinal: SN especialitzat (entèric) en el budell, però relacionat amb el SNC. La secreció de cortisol modula la resposta immune i pot atacar les poblacions bacterianes. El Triptòfan, precursor de la Serotonina (altera la conducta), es secretat per les poblacions bacterianes.
SCFA Acids grassos de cadena curta: sintetitzats per bacteris, són factors neurogènics (ajuden al desenvolupament d'aquestes i a la connexió neuronal) i són la base de noves neurones.
CONFLICTE TRÒFIC TEMA 9 La palabilitat, la facilitat de digestió, l'experiència de l'animal, les pautes circadianes i periodes d'hivernació entre altres influiran en la tria i ingesta de menjar per l'animal.
No obstant, el factor ambiental i genètic són els màxims condicionants. Es desenvolupara seguint el model estímul-resposta, i el feedback sera – o + en funció de si el menjar ingerit és adeqüat (+), tòxic ( - , detectat per quimioreceptors) o l'individu està saciat ( - , mecanoreceptors de l'estòmac). També ho regularan osmo i termoreceptors.
Digestió extracorpòria en serps Es pensa que la majoria de verins tenen l'orígen com a components digestius, ja que trenquen proteïnes però no desencadenen reaccions tòxiques. Enzims del verí: • Hemorragines (tipus Metaloproteinasses): remodelen la matriu extracel·lular (glicocàlix) trencant els enllaços peptídics de les membranes, originant forats a l'endoteli dels vasos sanguinis. També digereixen col·làgen, fibronectina i fibrina.
• Fosfolipasses: desestructuren la membrana.
• El 80% del verí són polipèptids actius i virulents (problemes osmòtics).
• Factors inhibidors o activadors de coagulació.
Mandíbula Les mandíbules han estat la innovació principal dels vertebrats, augmentant la mida de les preses capturades i les tècniques de captura. Molts peixos utilitzen la captura per succió, Epibulus Insidator, que pot fer succions de com 2.3 m/s.
Mandíbules faríngies de les Morays Devoren la presa mentre és sostinguda per les mandíbules externes.
Modulació de l'estructura del tub digestiu per la dieta • Les serps inflen l'epiteli mucós del budell amb vacuolacions i vessícules plenes de plasma, augmentant la superfície d'absorció sense gastar ATP per haver de generar més cèl·lules. S'alimenten a intèrvals irregulars, però quan ho fan ingereixen el 25% - 160% de la seva massa corporal.
• En condrictis (peixos cartilaginosos, taurons), tenen un engruiximent del tub digestiu tipus espiral per augmentar superfície absorció sense variar la llargada.
Com que no tenen bufeta natatòria, acomulen greix en funció de la época variant la composició de Diàcid Glicerol (DAGEs), modificant la flotabilitat.
• En teleostis trobem els cecs pilòrics, sacs que augmenten la superfície d'absorció de l'intestí proximal. Alguns tenen un pH àcid a l'estòmac per facilitar la digestió i activar les pepsines. Altres tenen un pH normal però un estòmac gruixut, que els permet triturar físicament. Altres fan servir la part faríngea, on hi tenen rugositats per triturar millor. Altres que menjen herbes poden tenir aixamplaments al tub digestiu per acomular-hi simbionts.
• Alguns peixos poden respirar pel budell, on hi tenen molta vascularització optimitzada (reduïnt epiteli entre capil·lars...). Tenen esfínters musculars per serparar el trànsit de menjar del d'oxígen. L'expulsen per les brànquies tipus rots. Altres guarden l'aire en l'intestí, comprimint els excrements per que hi càpigui més aire, que serà expulsat amb pets.
• Alguns peixos han perdut l'estòmac secundàriament, allargant el budell i utlitzant-lo com a reservori (bulb intestinal). Aquest no secreta enzims, només tripsina per les proteïnes. El conducte biliar secreta al budell.
• Els peixos globus (pupperfishes) omplen l'estòmac d'aigua per inflar-se com a mecanisme de defensa o per emmagatzemar-hi menjar, però no és funcional en quant a digestió.
• L'ornitorrinc (platypus, ang.) és dels pocs terrestres que ha perdut l'estòmac.
En el seu genoma seqüenciat s'ha trobat que falta els gens que codifiquen per Pepsinògens, ATPases (permeten l'entrada de CO2 i HCO3...), gastrina (estimula la secreció de Hcl) i glàndules de secreció.
Examen: osmo, digestiu i nervios Al de pujar nota entra parasitisme, immuno i tot.
EXAM!.
Comparativa digestió vaques cavalls i ocells DIGESTIÓ EN OCELLS I RUMIANTS TEMA 8 EN OCELLS Procès Crop (buche, pap), no sempre present.
El proventricle (estòmac glandular) secreta mucus, Hcl i pepsinògen.
Glizzard (molleja, pedrer), contràctil amb pedretes per fer digestió física, especialitzat en funció de la dieta. P.ex: en ocells que ingereixin fruits amb un exocarp molt consistent.
Trànsit bidireccional entre el pap i el pedrer, en funció del tipus de dieta per si cal trencar-la més.
L'intestí petit proximal reb els enzims del pancrees i la bilis del fetge, de caràcter similar als mamífers.
L'intestí llarg absorbeix aigua i electròlits. Està conectat amb els cecs, contenidors bactèries que participen en la digestó de plantes fibroses. A diferència dels mamífers, tenen microvellositats al colon. Finalitza en cloaca.
Modulació de l'estructura del tub digestiu per la dieta Digestió adaptada a una taxa metabòlica elevada degut al desenvolupament del vol.
Per això extreuen i absorbeixen nutrients eficaçment de petites quantitats de menjar Taxa digestiva de fruita: mitja hora aprox. Aquesta aporta menjar “predigerit” (Aa enlloc de proteïnes i sucres simples enlloc de carbohidrats).
Els ocells cantadors no tenen sucrassa. Per tant menjar nèctar i poder-lo digerir confereix un aport d'energia extra i ventatjós. Adaptació dels Colibrís.
Hi han ocells que menjen fruites durant una temporada i ho suplementen amb greixos provinents de llavors en inflorescències diverses. Aquests requereixen més temps d'estança al budell per ser digerits. El Cedar Waxwing (Nort Amèrica) pot absorbir glucosa per transport actiu al recte amb una taxa d'eficàcia igual que a l'intestí.
Mengen ceres (greixos de cadenes llargues, molt compactades i saturats) presents en les cutícules de crustacis o pins. Les digereixen retornant-se el menjar del pedrer al pap i viceversa, tot barrejat amb la bilis, els sucs gàstrics del pancrees i els enzims de l'intestí glandular. La capacitat de digerir ceres els permet ocupar zones concretes en períodes on els insectes escassejen.
Els animals de mida gran no solen tenir un metabolisme hervíbor degut a que requereixen un major aport d'energia. Per això els ocells de certa mida solen combinar la seva dieta. Hi ha una exepció, el Hoatzí, un ocell purament hervíbor de mida gran amb simbionts al pap, molt inflat. Funciona semblant a les vaques, alimentant els simbionts amb cel·lulosa. Té lisozims (antibacterià de la saliva en humans) a l'estòmac i al budell, com altres hervíbors, que trenquen les parets bacterianes permetent la seva ingestió. El seu vol es molt deficient degut a la reducció de la musculatura de les ales per encabir-hi el pap i per l'alimentació, poc energètica.
Hi ha una relació directa entre la disminució de la mida de l'animal i una selecció més acurada de plantes menys fibroses en l'alimentació, ja que no són eficients.
Te uretèrs (injecten orina a presió per provocar refluxe d'aigua i poder-ne absorbir una mica més).
FERMENTACIÓ EN RUMIANTS Fisiologia de la digestió en hervíbors 1. L'herba ingerida entra al Rumen, on hi han els simbionts que digereixen la cel·lulosa*. Si l'herba és molt dura, l'animal ho regorgita (remuga) per treure el menjar i mastegar-lo un altre cop. La digestió de herba per fermentació allibera molt metà, que s'acomula al Rumen. En exès pot rebentar, alliberant els bacteris i provocant una infecció generaitzada.
2. El menjar va al Reticle o Omassum, on es triturat.
3. Estomac autèntic Abomassum. Hi han els Lisozims per digerir les bactèries.
4. Budell amb absorció de greixos i proteïnes (els sucres se'ls han quedat els bacteris). Els bacteris del final de l'intestí fabriquen les vitamines.
*L'intestí prim és deficient en amilassa, per tant els sucres es fermenten a àcids grassos als estòmacs. Això és un fet destacable: en altres animals l'intestí prim és l'únic lloc on els sucres simples i els aa poden ser absorbits.
Els rumiants produeixen molta saliva que serveix com a lubricant en la fermentació i com a agent tamponador (la saliva és rica en HCO3 i al rumen es genera molt àcid).
Produtctes de la fermentació dels bacteris en la digestió dels rumiants Els microbis simbions de l'estòmac de les vaques absorbeixen tots els sucres, creixent i reproduïnt-se. Després són moguts a l'intestí (abomassum), on seràn digerits per la vaca com a font de proteïnes, però no n'obtindrà sucres.
Altres productes: àcids grassos volàtils (VFAs) generats a partir de sucres, com àcetic (per fer Acetyl CoA i ATP), butíric (ATP) i propionic per fer gluconeogènesi. A part, els microbis també sintetitzen vitamines B en mamífers.
És extremadament important mantenir un pH adecuat per conservar les proporcions de poblacions bacterianes.
FERMENTADORS CAUDALS Digestió en cavalls, conills...
A l'intestí prim s'absorbeixen sucres (amilasses) i aminoacids senzills, a diferència dels rumiants. La cel·lulosa i similars passa intacta fins arribar als Cecs (apèndix desenvolupat dels cavalls) on es trenca el menjar que serà fermentat a l'intestí gruixut (nosaltres hi absorbiriem l'aigua), molt desenvolupat i allargat, anàlog al rumen. Els àcids grassos s’absorbeixen pel colon. Com que el tanc de fermentació d'un cavall està darrere de l'intestí prim, tota la seva proteïna microbiana es perd.
La biota de carnivors, hervíbors i omnívors és semblant entre si en quant a similitud de bacteris, proporcions... No hi ha cap hervíbor capaç de digerir la cel·lulosa.
DIGESTIÓ EN INSECTES TEMA 9 Trobem molta diversitat en l'alimentació i les estructures digestives. La digestió extracorpòria és molt habitual.
Paneroles (cockroaches, organisme model) Proctoideu i estomoideu molt queratinitzats, fet que dificulta l'absorció. Aquesta es dóna al mesoideu, ajudada pel fluxe d'aigua. El mesoideu té una membrana peritròfica permeable (composta per quitina i carbohidrats), que envolta el menjar deixant un l'espai ectoperitròfic amb l'epiteli, plé d'enzims digestius i protegint l'epiteli de possibles tòxics i de paràsits (com nemàtodes o l'estat oòcit del Plasmodium de la malària, capaç de travessar la membrana i invaïr l'epiteli). Així es crea una corrent degut a l'absorció diferencial d'aigua, que ajuda al moviment dels soluts.
Al tall longitudinal de l'oruga i altres insectes podem trobar un cos greixós, que es com un fetge, actuant en el metabolisme de glúcids, greixos i proteïnes, regulació dels nivells de sucre en sang, emmagatzemament de glicogen, greixós i proteïnes i sintetitzant les principals proteïnes que circulen per l'hemolinfa. Les cèl·lules del cos greixós (anomenades trofòcits o adipòcits) responen a estímuls hormonals i nutricionals i col·laboren en el creixement, reproducció i muda de l'insecte.
Les paneroles secreten àcid úric a partir del cos greixós com a suplement dietètic quan l'aliment ingerit és pobre en nitrògen.
Els Mycetòcits o Bacteriòcits (com en Alvinella sp.), són simbionts complexes dispersos pel cos greixós o tancats en orgànuls i tenen un paper important en la nutrició de l'insecte. La seva presència substitueix la pressió selectiva dels gens que codifiquen per enzims encarregats de certes parts de la digestió i per això es perden.
També es dóna l'adquisició de gens de l'hoste.
Digestiu dels Tèrmits Estomoideu: glàndules salivals amb endoglucanasses.
Mesoideu: amb membrana peritròfica. Es dóna la primera degradació de la lignocel·lulosa. També secreta endoglucanasses.
Protoideu: Trobem la càmara de fermentació, on s'acomulen els simbionts amb endoglucanasses i cellulases per digerir la cel·lulosa. Les termites també les poden produïr per elles mateixes, se suposa que ho han adquirit dels simbionts.
Pugons (aphids) Tenen bacteriòcits simbionts al budell que només poden viure dins seu (han coevolucionat amb ells). Buchnera Aphidicola aporta al pugó aa, ja que aquest s'alimenta exclusivament de la saba que circula pel floema de la planta. Els simbionts estan embolicats en vessícules (simbiosomes), fet que recorda a orgànuls.
Entre l'hoste i el simbiont s'han compartit molts gens, alhora que se n'han perdut alguns encarregats de la resposta immune. Els simbionts també generen Heat Shock Proteïn, que ajuden a reparar les proteïnes de l'hoste i li permeten viure en ambients de Tª variable, ajudant a la seva termorregulació.
Exam!*: Membrana peritrofica, aquest processes i osmorregulació (tubs malphigi...).
Processos digestius en insectes xucladors de sang (hematòfags). Exam!* Els hematòfags eviten fer mal a l'hoste durant la picada per no alertar-lo. Evitar que la zona s'inflami ja és més difícil.
Al trencar teixits fent la picada, s'allibera l'ATP de dins les cells, que causa dolor.
Aquests patrons alliberats (ATP, col·làgen, proinflamatoris tipus serina, serotonina i histamina (de plaquetes i mastòcits), prostaglandina...) són anomenats DAMP (Damage Associated Molecular Pattern). Són detectats per l'hoste, que iniciarà la resposta immune. Per això l'insecte intenta combatre'ls, sobretot els proinflamatoris.
1. Producció d'anticoagulants i vasodilatadors per superar les defenses de l'hoste i alimentar-se.
2. Òxid Nitric (NO), que vasodilata (també en les ereccions humanes) i inhibeix l'agregació de plaquetes. És transportat amb Nitroporines, ja que és inestable.
3. Secreció d'antihistamínics i anastèsics (actuen p.ex: bloquejant els canals de Na dels nervis). Bloqueig de la formació de bradiquidina (causa el dolor). La serotonina és extreta del lloc d'acció per alguns insectes, ja que també causa dolor.
4. Secreció d'Apyrasses per desfosforilar l'ATP, desactivant la seva funció de missatger informador del sistema immunitari. Alguns insectes (Aedes Aegypti, mosquit de la febre groga) desamina l'ATP amb adenosina desaminassa de la saliva, removent l'adenosina, associada en iniciar la desgranulació de les cèl·lules mastocítiques. El producte resultant és la Inosina, que inhibeix la producció de citoquinines (inflamatòries).
5. Hialuronidassa. Trenca el glicocàlix i dispersa els altres enzims salivars.
No fan digestió extracorpòria (han perdut les hidrolasses) ja que alertarien a l'hoste de la seva picada. La sang és poc nutrutiva i sovint porta proteinasses i inhibidors de proteinasses, que afecten als enzims digestius del paràsit retardant la digestió. Per això tenen la membrana peritròfica del mesoideu plena de tripsines, quimiotripsines i carboxipeptidasses (la sang és 95% proteïna en pes sec).
La sang és un aliment poc rentable ja que és un 80% aigua. La mosca tse-tse te bombes de Na/K a l'epiteli que, amb el Cl com a ió d'intercanvi, generen un gradient osmòtic que permet expulsar l'aigua passivament. La mosca Tsetse (que basa la seva dieta exclusivament en sang), ha hagut de completar-ho amb un simbiont obligat que viu en les cèl·lules epiteials del mesoideu sintetitzant vitamines B, indispensables per la fecundació. Altres insectes fan vibrar el tòrax per augmentar la Tª i facilitar l'excreció de l'aigua. Per tant els hematòfags produïran orina hiposmòtica, filtrada als tubs de Malphigi i amb reabsorció de soluts al protoideu.
Els hematòfags solen mostrar una concordança gonotròfica entre els períodes d'alimentació i de posta (de fet alguns ponen ous cada cop que s'alimenten).
Autogènia: capacitat de pondre ous sense haver menjat sang. Els nutrients per fer-ho provenen de les reserves després d'eclosionar de la metamorfosi. Per aconseguir energia extra pot anar a xuclar nèctar (transformarà els sucres en grasses), extreure energia del cos greixós...
Aquest control de la posta d'ous es doble: ve detectat per uns nervis en el tub digestiu que detecten quan s'ha ingerit glucosa. Aquests nervis informen de sacietat de glucosa abans que l'estòmac estigui estirat. Per això necessita ingerir sang per activar els receptors d'estirament de les cèl·lules del budell.
ECOFISIOLOGIA COMPARADA TEMA 10 ECOLOCACIÓ EN RATPENATS Emissió de senyals Els sons són produïts a la laringe i modulats a les cambres cranials i fosses nassals (nostrils, ang.). Dos tipus de ratpenats en funció del tipus especialitzat d'emissió: • Especialitzats en l'emissió nassal (Rhinolophids (Fig.) i Hipposiderid), amb les fosses molt desesnvolupades.
• Formes no tant especialitzades, on la modulació nassal no és el sentit primordial. Ho combinen amb l'olfacte, la vista i el gust, d'igual importància.
Recepció de senyals Pavelló auditiu especialitzat en la captació de freqüències propies de l'espècie.
Algunes espècies estàn més adaptades a la captació dels sons típics d'emissió de les preses que en la captació dels propis.
El cervell desenvolupa les àrees més estimulades. Per això en els ratpenats especialitzats en l'ecolocalització i emissió laringeal de sons trobem un agrandament del còrtex auditiu i del colicle inferior. En aquests ratpenats, el gen Rbp3 que codifica per la proteïna d'unió interretinoide fotoreceptora (Irbp) indispensable per tenir una visió òptima, ha quedat com un remanent.
En els ratpenats especialitzats en la vista i l'olfacte, aquestes zones del cervell també es veuen agrandades.
Especialitzacions fisiològiques per l'ecolocació • Coclea més desenvolupada • Fovea auditiva: zona de la membrana basilar amb cells especialitzades a captar freqüències concretes (al rang que utilitzen per comunicar-se i a les de rebot d'aquestes comunicacions) • Membrana basilar gruixuda • Membrana tectorial enganxada de forma més dèbil al suport ossi -> vibrarà més fàcilment per poder detectar un ventall de freqüències més ample • Nucli coclear (recull la informació dels receptors de l'oïda) més gran, ja que reb més estímuls.
• Organització tonotòpica de detectació de freqüències del colícul inferior (engruixit) adaptada al rang de freqüències característiques de cada espècie.
• Complex de l'oliva: nucli de neurones que processen patrons temporals en l'eco del so, calculant distàncies.
• Nucli del lemmniscus.
• Organització cronotòpica de l'escorça auditiva.
• Una mateixa neurona pot processar els sons enviats i els sons rebuts.
• Pèrdua de gens associats amb la visió per desús.
COMPETÈNCIES EN EL CAMP DE L'ECOLOCACIÓ Tàctiques de les arnes* envers els ratpenats ecolocalitzadors (Moths, ang.)*. Les comestibles intenten imitar (batesian mimicry) sons característics d'espècies no pal·latables (amargues, tòxiques...).
L'aposematisme acústic (advertiment d'un perill) és una estratègia antidepredadora de les preses.
Hi han arnes tòxiques que, a més a més imiten el so d'altres espècies tòxiques, potenciant la seva advertència (Müllerian mimicry).
També poden fer un “Jam Bat Sonar” de sons (espècie Choerocampina) emetent sons fregant-se la zona genital i distorsionant l'eco del ratpenat per confondre'l i que perdi la senyal. Per contraatacar, alguns ratpenats rebaixen la freqüència de sons emesos (“stealth - sigil, ang. - Ecolocation”), per tal que les arnes no els detectin i les puguin caçar. Carrera adaptativa interespecífica.
Algunes arnes han adaptat els pels de la zona de la boca, tòrax i abdomen en receptors de vibració (proprioreceptors), per detectar millor els ultrasons dels ratpenats.
Ratpenats vs ratpenats. Competència intraespecífica Alguns ratpenats són capaços de “molestar” altres ratpenats per competir per l'aliment. Quan un dels ratpenats comença a emetre sons junts (buzz) perquè ha detectat una presa, un altre ratpenat pot distorsionar-li la senyal emetent Sinuosidal Frequency Modulated Calls (sinFM) per prendre-li la presa, ja que en aquest moment el ratpenat caçador és especialment susceptible al Jamming.
Competència intraespecífica per l'aliment per disrupció activa de la senyal per part d'un competidor.
DOFINS Els crits són d'una freqüència més baixa que els del ratpenat, però varia en funció del medi i l'amplada d'aquest.
L'ecolocació en medi marí és complexa degut a ser un medi variable en quant a profunditat, concentració salina i turbulències.
Medi marí (obert): sons de freqüència alta amb amplada de banda més reduïda.
El dofí de riu (Platanista Gangetica Gangetica, Fig.) emet sons amb una taxa de repetició superior però de baixa freqüència, ja que no té una pressió selectiva del medi que l'impulsi a emetre sons de llarg abast, tot al contrari. Els ossos maxilars buits (adaptació de l'espècie al medi concret), actuen com a baffle, focalitzador i direccionalitzador de so.
Ecolocació en els odontocets Els sacs aeris del cap són el mecanisme de producció de so. Treuen l'aire tapant al nas (espiracle), que rebota contra les parets dels sacs aeris causant una vibració que es transmet al Meló, una massa greixosa de diferents densitats frontal al crani. Aquest està unit a una sèrie de músculs que condicionen la posició del meló i, en definitiva, el tipus de so emès. Les diferents densitats del greix del meló ajuden a focalitzar la direcció de la vibració cap a una direcció determinada.
La mandíbula inferior vibra al captar una ona de so perquè te una capa interior de greix directament conectat a una oïda.
Balenes (mysticets) sembla que el meló tingui funció residual com a adaptació secundària a una alimentació basada en plàcton.
Funcions: • Detecció i localització d'objectes • Percepció de característiques dels objectes • Classificació d'objectes • Orientació espaial Adaptacions cerebrals La informació auditiva i visual és processada a la zona parietal del cervell, a diferència dels humans que ho tenen al lateral, a la zona del còrtex visual. Aquest canvi millora molt la relació entre els centres de processament auditiu i visual, fet que els ha permés desenvolupar el seu sentit sensorial extra.
La part del cervell encarregada de processar la informació auditiva és molt gran (el cervell és desenvolupat i comprimit anterodorsalment). Lòbul temporal (zona frontal) enfonsat. Còrtex cerebral molt arrugat (aug. Superfície) però amb una escorça menys gruixida que els humans (condiciona la inteligència). Nervis i lòbul olfactori absent.
Cervell desenvolupat producte de l'estructura social (reconeixement d'individus), del lligam prolongat amb la cria (desenvolupament de les àrees emocionals)...
Les marsopes (porpoise, ang.
- Phoceoena Phoceoena, esp.) estan en zones d'alta contaminació acústica.
Els sons que emeten són de freqüència semblant als predominants en la zona, per això han augmentat freqüència i han reduït l'amplada de banda. Així poden distingir els ecos enviats que reboten amb les preses d'entre els altres sons (adaptació específica a la zona).
Hi han evolució paral·lela entre els tres gens que codifiquen proteïnes associades a l'amplificació de senyals cochelars en ratpenats i dofins. Convergència evolutiva.
Estudis genètics situen els ratpenats filogenèticament a prop de les vaques, fet que permet relacionar-los amb els dofins.
ELECTROLOCALITZACIÓ Típic de peixos i ratpenats. Pot servir per, orientació, navegació, detecció de preses o per comunicació intraespecífica. Pot ser de tipus: • Biòtic: qualsevol moviment muscular genera un camp elèctric per moviment de molècules (aigua) i ions.
• Abiòtic: interacció amb el camp magnètic terrestre.
En resum, es dóna un camp electromagnètic fonamentalment aquàtic (alguna exepció terrestre). Dos tipus d'electrolocalització biòtica: • Passiva: (teleostis, condrictis i monotremes). Només tenen receptors per detectar les variacions. Els electrolocalitzadors passius no són capaços de generar el seu propi camp elèctric.
Ampolles de Lorenzini: receptors consisteixen en un porus que comunica a una glàndula (tipus ampul·lar) amb cèl·lules receptores recobertes per un gel conductor. Detecten corrents elèctriques de baixa freqüència i tònic (que no fa grans oscilacions, és constant i continuu). Es creu que les ampolles de Lorenzini són derivacions de mecanoreceptors. El peix Polydon (Fig.) te els electroreceptors al morro per detectar les corrents elèctriques que emet el plàcton. També es troben en ornitorrincs i equidnes (eriçó). El mapa somatosensorial mostra neurones encarregades de percebre l'estímul disposades en una mateixa forma al cervell que els receptors al bec.
• Activa: generen camps elèctrics que poden modular a voluntat. Més enfocat a l'atordiment de preses. Tenen electroreceptors Tuberosos (el tub de la glàndula no està recobert de gel, sinó de cèl·lules), capaços de captar altres freqüències i fàsics (capten diferents freq. i corrents alternes). Els òrgans elèctrics estan compostos per electròcits, amb una zona molt ennervada i una que no. Aquests receptors els trobem a la zona cefàlica, l'encarregada de l'orientació. Poden estar conectats en sèrie (més voltatge, diferència de càrregues entre + i -) o en paral·lel (més intensitat, més amperatge, més electrons en aquella corrent, és el que mata). Aquests poden ser: ◦ Fortament elèctrics: lluny dels òrgans vitals i envoltat de greix. També poden fer corrents dèbils.
◦ Dèbilment elèctrics: utilitzats per orientar-se i comunicar-se amb altres peixos, femelles... normalment no detecten preses.
Funcionament dels electroreceptors Tuberosos actius Electròlits: les cells tenen a l'interior un potencial (-). Les neurones descarreguen els neurotransmissors (quan el peix decideix) provocant una entrada de Na, (càrregues +) provocant una despolarització que obre els canals d'entrada. Per tant es formarà una part + i una - dins la cèll, donant fluxe d'electrons.
Òrgan marcapassos: conjunt de neurones que s'encarreguen d'enviar una senyal constant en espècies electrolocalitzadores dèbils, provocant camps elèctrics per defecte, com si fos una olor. Les espècies fortament elèctriques no tenen marcapassos, ja que poden emetre electricitat a voluntat.
ELL (Lòbul Electrosensorial de la linia Lateral) rep la senyal dels receptors tuberosos que detecten canvis en el camp elèctric. D'aquí s'envia la info al nucli marcapassos per si ha de modificar la pauta d'emisió de camp elèctric (p.ex: quan detecten una femella, un depredador...).
També trobem un mapa somatosensorial de neuroreceptors tuberosos.
S'ha observat dimorfisme sexual en quan a l'emisió del camp elèctric. Per hormones sexuals es pot modificar i induïr un mascle a emetre com una femella. Les hormones ACTH (adreno cito tròpica) causen estrès. La alfaMSH, derivat de la ACTH regula la disposició i l'activitat de les conexions dels electròcits.
Tot això són causes pròximes. Les causes últimes: no sembla que hi hagi cap pressió física que motivi el sorgiment dels electròcits, sembla més que és un motiu biologic (en dèbils).
La natura biòtica (predadors electroreceptors, selecció sexual i interferècies elèctriques) ha presionat per la modulació de diferents tipus de senyal elèctric. No obstant, sembla que el medi físic (abiòtic) no hi ha realitzat presió, a diferència dels sentits acústic i visual, que si han estat condicionats.
TERMOLOCALITZACIÓ Consisteix en la detecció de la banda de radiació de menys energia (infraroig, calor).
Animals especialitzats en això: • Serps i ratpenats: fan servir el nervi trigènic (ennerva la cara), que cannalitza dos tipus d'informació: la Tª general i les variacions sutils de Tª. Tenen òrgans en forma de pou (Pit organs), que són cavitats on tenen els receptors (tipus TRPV, com els de la capsaicina) del n. Trigènic. Es fa un splicing alternatiu (retalls i ensamblatge del RNA còpia) per generar canals proteics diferents, donant lloc al TRP', més sensible, només al Nervi Trigènic. Detecta calor nociva.
• Serps. ho fan servir per buscar aliment. Una capa d'epiteli molt fina recobreix les neurones que composen el nervi trigènic, molt ramificat, juntament amb capil·lars petits que ràpidament escalfen l'aigua del seu interior per innèrcia tèrmica, ajudant a retenir l'escalfor perquè pugui ser detectada per les neurones. Les serps estranguladores tenen boids i les verinoses 2 cròtals, que són obertures amb els receptors a l'interior. Com que les serps boids no tenen aquesta càmara d'aire al voltant de l'epiteli, les crotalines són més efectives captant la calor. També tenen una visió exel·lent gràcies al tèctum òptic (homòleg al col·lícul superior dels mamífers), on processen separadament la informació visual/calorífica i també de forma combinada. Per tant es probable que puguin “veure la calor”.
• Escarabats: per reproduïr-se. Ponen els ous en zones recent cremades. Els quimioreceptors de les antenes els permeten detectar el fum a distància. Tenen una sèrie de cavitats amb els termoreceptors, per retenir la calor i optimitzar la detecció, formats per una neurona amb un axó en contacte amb una càmera plena d'aigua. La calor escalfa el fluid (augment del moviment de les molècules), expandint les càmeres i presionant la terminació nerviosa. Per tant en realitat és un mecanoreceptor. Aquesta enviarà la senyal als ganglis cerebrals.
SISTEMA NERVIÓS TEMA 11 PERCEPCIÓ Més del 90% dels estímuls són filtrats (ignorats) per evitar una sobrecàrrega de processament cerebral, ja que tenim els sistemes ocupats en homeòstasi, control muscular, emocions, consciència, memòria, regulació endocrina...
Qualia Percepció subjectiva d'un estímul (Tª, longituds ona...). Present en tots els animals.
Es fa una filtració de la informació externa, per tant veiem el que el nostre cervell processa del món extern, reduïnt-la per poder-la memoritzar.
A diferència de cans, bòvids, felins... que només veuen colors blaus i grocs, els humans també veiem el vermell. Això es considera una adaptació evolutiva per poder distingir millor les fruites madures, de tons més vermellosos.
Els animals també...
• Categoritzen: agrupen i classifiquen la informació que reben.
• Integren: ajunten les informacions d'oïda, visió, tacte... per formar una general.
Per això es creu que el cervell te zones concretes de multiintegració sensorial (no una zona especialitzada únicament en l'oïda, p.ex).
En el cas del talp amb la modificació tàctil de la boca en 11 tentacles, s'observa en el seu cervell un mapa somatosensorial amb la mateixa forma que els tentacles. Aquest és un fet habitual en totes les espècies.
Pareidolia És la tendència a veure cares en objectes, paissatges, núvols... creant un contingut i interpretant l'emoció de l'objecte.
El reconeixement de cares te una part emocional on hi actua l'amígdala juntament amb altres zones de processament de la imatge (la cara està contenta, trista...).
Al medi marí, on hi han molts animals transparents (ja que no tenen esquelet i estan formats d'aigua) es manipula la informació sensorial.
PROGRÉS DEL SN En les esponges només trobem una coordinació cel·lular, però no un sistema nerviós.
No tenen conexions GAP entre les cèl·lules ni neurones. Els cilis tenen rhodopsines i són fotoreceptors.
A partir dels animals dipoblàstics (cnidaris i cnetòfors) apareixen els sistemes nerviosos en forma de xarxa difusa, ocasionalment centralitzada en ganglis que permeten les primeres respostes contràctils dels tentacles. En platielmins ja trobem ganglis més especialitzats (direccionalització dels impulsos nerviosos).
Amb la simetria bilateral (direcció de moviment), hi ha un principi d'encefalització amb sensors concentrats per detectar els diferents gradients del medi. Es comencen a diferenciar el SN autònom (regula accions no voluntàries) i el SN somàtic (processa informació sensorial, regula moviments voluntaris).
Als vertebrats ja trobem un cervell complexe, compost per un Neocortex (neurones que processen informació més complexes, vida social més complicada, interaccions amb el medi...) i altres àrees.
Via Aferent: de la mèdul·la cap al cervell. Via Eferent (ventral). SN entèric: neurones del sistema digestiu. Les neurones no tenen RE (no poden sintetitzar proteïnes).
Exam! Quadre de sistemes sensorials POTENCIAL D'ACCIÓ (PA). Exam! Basat en el gradient electroquímic dels ions, que te en compte el diferencial de concentracions químiques + elèctriques a ambdós llocs de la membrana. Els diferents canals de membrana canviaran de conformació (en funció del tipus que siguin) responent a canvis químics (canals depenents de lligand), elèctrics (canvis de voltatge), mecànics (per pressió, per Tª), o simplement romandràn oberts.
Threshold (llindar, umbral. Cat; Esp). És la polarització necessaria que s'ha de superar perquè es dongui el potencial d'acció.
La transmissió de la despolarització al llarg del nervi o la fibra muscular és l'impuls nerviós o muscular.
La hiperpolarització és quan la membrana és més permeable al K, permetent la ràpida expulsió de les càrregues + per recuperar l'estat inicial.
Un cop s'ha donat el PA a un punt de la membrana, aquesta es torna més insensible a estímuls durant un temps (Període de Refracció Absoluta).
Així la membrana s'assegura de tornar a estar polaritzada pel pròxim canvi. El PRA té molta importància alhora de mesurar la taxa de generació de PA i de propagació d'aquests. El Període de Refracció Relativa acaba quan els canals de K es tanquen. Durant aquest període, un estímul suficientment fort podría iniciar un altre PA.
Trobem PA repetitius en el batec rítmic del cor, la peristaltasis de l'intestí i el control de la respiració.
En les neurones, la despolarització causa el buidatge de les vessícules de neurotransmissors a l'espai sinàptic. Aquestes exitaràn la neurona postinàptica.
Cèl·lules del cervell Microglia: macròfags mutats que fagociten les restes neuronals sobrants.
Macroglia: encarregats de la formació de la capa de mielina que recobreix els axons.
Astròcits: netejen, nodreixen les neurones i reforçen les GAP junction dels capil·lars.
Envolten la sinàpsis i es creu que la regulen. Ajuden a matenir l'equilibri d'ions i neurotransmissors.
Alta correlació entre les respostes immunitàries i els desordres mentals, degut a que moltes proteïnes immunitàries tenen rols diversos en el cervell. Descobertes recents sobre que la flora intestinal pugui afectar al cervell (i al comportament) a partir de la seva influència sobre el sistema immunitari.
CIRCUITS NEURONALS EN VERTEBRATS I INVERTEBRATS • Divergent: input amplificat sense pèrdua de corrent.
• Convergent: estimulació o inhibició més efectiva sobre la postsinàptica.
• Reguladors: circuit circular reverberant, en moviments musculars o automàtics.
• Paral·lel: derivacions de l'input que finalitzen en una mateixa neurona. En activitats precises, com càlcul matemàtic.
Superació del llindar (threshold) per iniciar el PA Espacial: es necessiten dues neurones activades (que secretin EPSPs, Exitatory Postsinàptic Potential) per superar el llindar i esverar la neurona postsinàptica.
Temporal: sumatori dels EPSP per secreció repetitiva sobre un mateix axó.
La neurona postsinàptica pot rebre potencials inhibidors i activadors alhora. Si hi han mes – que +, la neurona estarà inhibida, ja que la membrana hiperpolaritzarà. Si hi han més + que -, pot ser que es despolaritzi lleugerament, però si no supera el llindar seguirà inhibida i no enviarà l'estímul.
Transmisió de l'estímul Mecanoreceptors de la ma -> senyal -> Zona dorsal de la mèdul·la espinal (part sensorial) -> escorça cervell -> via ventral de la mèdul·la espinal (moviment motor) -> moviment.
CONTROL DE LA PARLA Està vinculat a l'hemisferi esquerra, on trobem l'àrea de Wermicke, encarregada de la comprensió de les paraules (ajudada pels centres de visió i oïda) + l'àrea motora, responsable del moviment muscular, (area de Broca), juntament amb el còrtex.
Prosòdia: entonació de les frases (regulada per l'hemisferi dret).
SISTEMA D'ACTIVACIÓ RETICULAR (SAR) Neurones situades a la protuberància de la mèdul·la oblongata, al pont troncoencefàlic i sota el tàlam.
Secreten transmissors que actúen sobre el còrtex cerebral permetent que estiguem desperts i conscients. GABA és un neurotransmissor inhibidor del SAR que es secreta per dormir.
L'alcohol es inhibidor d'aquest sistema ja que estimula la secrecció de GABA. Pel contrari, les anfetamines bloquejen els receptors de dopamina de la neurona postsinàptica, provocant un acomulament en l'espai sinàptic, manteint SAR activat.
CONTROL HIPOTÀLAMIC DE LA PITUITÀRIA Estrés El CRH estimula la síntesi de ACTH que actúa sobre el sistema renal fent que sintetitzi Cortisol, que causarà l'alliberament masiu de glucosa en sang.
SISTEMA EMOCIONAL Sistema límbic Regula les emocions en humans. En vertebrats senzills, informació olfactiva.
processa Hi ha la poques conexions neuronals amb el sistema límbic, fet que potser explica perquè tenim poc control sobre les emocions.
Els estímuls (generats internament) que indiquen la necessitat d'alguna cosa (glucosa, p.ex) queden registrats en el sistema límbic en forma de desig conscient al còrtex cerebral, que ho transforma en acte. Al realitzar l'acció es secreten neurotransmissors augmentant la dopamina en circulació i creant sensació de benestar.
Amígdala L'amígdala pot fer un bypass amigdalí, actuant per sobre del còrtex prefrontal (de la consciència). És la responsable del reconeixement de la expresió de por en cares.
Mites 1. Utilitzem un 100% de la capacitat cerebral, no un 10% com es diu. Xarxa neural per defecte: conjunt de neurones que estan molt actives quan no realitzem cap activitat.
2. La divisió del cervell en dues parts estipulades (creativa i teòrica) és un mite. El cos callós és un conjunt de conexions nervioses que comunica els dos hemisferis, ja que un necessita de l'altre per realitzar un procès complet.
TIPUS DE MEMÒRIA Explicita, declarativa: permet recordar moments concrets. Regulada al hipocamp.
És conscient o depenent de recompenses.
• Semàntica: reconeixement de sons en la comunicació.
• Events: fets concretes (p.ex: un depredador) Implícita • Priming: interpretar el medi a partir d'estímuls breus o incomplets.
• Associació: associació d'estímuls. Participació de l'amígdala i el sistema límbic en la vinculació tipus càstig-recompensa. P.ex: aparellar-se per obtenir una posició social determinada.
Aquestes memòries depenen de: • Memòria a curt termini: estudiar el dia abans de l'exàmem. Hipocamp principalment.
• Memoria a llarg termini: El record no són neurones sinó la conexió entre elles.
No es sap com es codifica, es a dir com s'evoca un record determinat.
Memory Trace o Engrama Rastre de conexions que deixen les memòries. Es pot eliminar amb anestèsia, drogues, antidepressius... els angrames per un mateix record són iguals en diferents individus? La capacitat de modificar aquestes conexions és la plasticitat sinàptica.
Potenciació a llarg termini Consolidació de les connexions entre neurones que formen la memòria a llarg termini.
Neurona activada allibera Glutamat (un neurotranmissor principal). Aquest es lliga al receptor NMDA, obrint el canal de Ca (2n missatger cel·lular) que estava bloquejat pel Mg. Provoca alliberament d'Oxid Nítric de la neurona postsinàptica, que actuarà sobre la presinàptica retroalimentant l'alliberament de Glutamat. Ca també provoca la síntesis de nous NMDA i de proteïnes que remodelaran la sinàpsis concreta.
La memòria a llarg termini provoca una construcció de dentrites, fet que requerirà proteïnes i lípids i per tant, regulació gènica pels factors de transcripció que fabriqui trossos de dentrita. A la zona de l'hipocamp es creen neurones noves.
Els estròcits reforcen aquesta memòria a llarg termini alliberant Ca del seu reticle, fent que el estròcit alliberi glutamat que s'unirà a la neurona presinàptica potenciant l'alliberament de glutamat per part de la neurona presinàptica. Podria ser que l'estròcit del Ca vingues des de fora i entrès pels canals TRP, provocant l'alliberament de serina per part del estròcit. La serina actua sobre la neurona postsinàptica, estimulant l'expressió de més receptors NMDA.
Això s'estudia injectant estròcits cultivats invitro fets a partir de cells mare de fetus humans en el cervell de ratolins (animals quimera). Si aquests els incorporen, es tornen més intel·ligents. Això es fa fent que el ratolí associ la por (estímul emocional) a un moment concret (electrocutació, per exemple). O provant quan temps tarda a sortir de laberints. Els ratolins amb estròcits incorporats tenen major memòria dels fets.
Depressió a llarg termini Degradació del lligam i les connexions neuronals. Els receptors AMPA són internalitzats per manca d'estímul, fet que debilita la comunicació.
La dopamina (secretada a l'acumbens i la zona prefrontal) ajuda a consolidar les memòries, com el glutamat.
Al hipocamp tenim neurones de reconeixement espacial i d'associació (el menjar sobre la taula...). Les neurones de graella mostregen la resta de l'escenari. Les neurones de les “parets” s'activen quan caminem prop d'una paret. Entre altres, hi ha un conjunt de neurones que generen una memòria de caire adaptatiu per reconèixer l'espai on ens movem, el límit del territori.
Reconsolidació de la memòria Cada cop que accedim a una memòria aquesta és modificada. Per tant les conexions entre neurones varien les concentracions de transmissors, distorsionant el record.
Aquest record es guarda deformat. Aquest fet també és adaptatiu, ja que necessitem tenir una certa flexibilitat en els records per adaptar-los en un medi que canvia.
Obtogenètica: manipular el comportament de les neurones.
Hi han algues fototròpiques que tenen canals de Na/K que s'obren amb la llum. Amb un vector, s'introdueixen els gens que codifiquen per aquests canals al cervell del ratolí. Quan les neurones Engrama siguin estimulades per una llum directa dins el cervell, les cells es comunicaran i provocaran en l'individu la sensació de por o la funció que duguin a terme aquelles neurones. Amb aquest mètode també es pot provocar falsos records.
QUADRE - RESUM ENDOCRÍ HORMONA GLÀNDULA SECRETADORA FUNCIÓ CRH Cortico Releasing H.
Hipotàlam Estimula la síntesis i alliberament d'ACTH i Tiroxina ACTH AdrenoCorticoTropic Hipòfisi Estimula la glàndula adrenal per la síntesi de cortisol Cortisol Còrtex de la glàndula adrenal Alliberament de sucres en sang ADH (Vasopresina) Antidiuretic H.
Hipòfisi Afegeix canals aquaporines per reabsorbir l'aigua al collecting duct ANP Atrial Natriuretic Peptide Cèl·lules musculars del cor Inhibeix l'ADH. Estimula la secreció de NaCl per expulsar més aigua Leptina Adipòcits Actúa sobre l'hipotalam inhibint la gana Grhelina Cèl·lules de grhelina de l'intestí Actúa sobre l'hipotalam induïnt la síntesi d'HCl a l'intestí per gana Renina Aparell juxtaglomerular Indueix la síntesi d'AngI AngI -> AngII (ACE) Fetge (l'ACE prové dels pulmons) Regula la presió sangínia, provoca vasoconstricció i la síntesi d'aldosterona Aldosterona Còrtex de la glàndula adrenal Fomenta la reabsorció de Na Cervell (a les neurones del nucli arquejat) Estimula el creixement, l'alliberament de sucres en sang i la síntesi de tiroxina GHRH/GRF Grow Horm.
Releasing Horm.
TRH Hipotalam TSH Hipòfisi i i Tiroxina Tiroides SISTEMA TIROIDAL Gastrina Cèl·lules G de les glàndules pilòriques de l'estòmac Activen les ECL Histamina (no és hormona) Enterocchromaffin-like cells (ECL) Estímula les cèl·lules parietals per que alliberin HCl CYS Coleocystokina Enteròcits de l'intestí Provoca contraccions a la vessicula biliar per buidar el seu contingut Cèl·lules S de la mucosa de l'intestí Osmorregula. Inhibeix la secreció d'HCl de les c. Parietals i promou la síntesi d'HCO3 Secretina Matèria d'examen de pujar nota: fisiologia parasítica + reproducció NOTA: els temes 12 i 13 són incomplets i no estan revisats! FISIOLOGIA PARASÍTICA TEMA 12 Ectoparàsits (fora): artròpodes, platelmints monogenis Endoparàsits (dins): protozous, platelmints digenis i cèstodes, nemàtodes i acantocèfals.
Hiperparàsit: paràsit de paràsit.
Simbiosis en relacions tròfiques • Mutualisme: benefici directe (amb interacció entre els dos). P.ex: bacteris de la panxa de les vaques • Comensalisme: un ser s'aprofita de l'altre i no aporta res. Taurons i rèmores.
• Foresia: sense relació tròfica per un dels dos individus. Ex: pol·linització.
• Amb mortalitat segura: depredació i parasitoide.
• Rarament mortal: paràsits i micro parasits.
Coevolució directa entre hoste i paràsit.
Vector: organisme que porta el paràsit per inocular-lo. Normalment utilitza l'hoste com un transport, no l'ataca.
Neotènia: retenir caràcters juvenils. P.ex: nosaltres semblem cries de primats.
Zoonosi: paràsit típicament humà. P.ex: herpes, hepatitis, malària.
El paràsit intenta sincronitzar el seu cicle reproductiu amb el cicle reproductiu de l'hoste per expandir-se més.
Lek: zona on s'agrupen mascles i femelles (discoteques).
Molts vertebrats tenen zones immunològicament privilegiades (ull, gònades, certes parts del SNC, el cos greixós dels invertebrats...). Els paràsits intenten imitar molècules del sistema immune (mimetisme).
IMMUNOLOGIA TEMA 13 Té la funció de diferenciar el que és propi del cos del que no ho és i del que pugui estar alterat (estressat).
Immunitat innata Tots els éssers vius la tenen. És poc sofisticada, basada en els macròfags i en altres molècules que provoquen l'opsonització. Aquesta consisteix en fer un marcatge per anticossos o altres molècules dels patògens, que els fixen a les parets del vas sanguini precipitant el bacteri per evitar-ne el moviment. Així serà fagocitada pels macròfags.
Es pensa que els macròfags tenen l'orígen com a cèl·lules digestives.
Immunitat adaptativa Exclusiva de vertebrats. Te cèl·lules de memòria. Reconeixen parts molt concretes o molt conservades evolutivament (p.ex: proteoglicans de les parets cel·lulars dels bactèries). PAMPs = Patró molecular associat a patògen. Aquests són reconeguts pels PRR (patrons de reconeixement de PAMPs). DAMPs = patró molecular associat a danys tissulars. P.ex: ATP alliberat per les cel·lules trencades per un hematòfag.
PROCÈS En la resposta innata És la primera resposta. És un sistema que consumeix molta energia ja que sempre està en funcionament.
• Fagòcits: macròfags i monòcits.
• Cèl·lules dentrítiques. Fagociten el patògen i exposen a la membrana els seus antígens. És una APC especialitzada (antígen presenting cell). També ho poden fer els fagòcits.
• Cèl·lules NK (Natural Killers).
Són citotòxiques.
Tenen receptors de reconeixement dels patògens.
Quan passa el temps i el patògen persisteix, s'activa la resposta adaptativa.
Resposta adaptativa Les APC de la immunitat innata inicien la r. Adaptativa, que pot durar dies. Quan s'activa una cell de la resposta adaptativa, aquesta es comença a clonar. La resta moren per apoptosis o per NK. Si no reben antígens (estímul) o són frenades per les Treg, faran apoptosis. Sobreviuran només unes poques cèl·lules de memòria (exclusiva de Limfòcits B, T i NK).
• Limfòcits B (B = bone marrow, mèdul·la ossia). Produeixen anticossos. En peixos també fagociten.
• Limfòcits T ◦ Tct (CitoTòxiques) ◦ Th (Helper). Actúen com a missatgers entre les diferents cells immunitàries.
◦ Treg (Reguladores). Finalitzen i frenen la resposta immune.
Els limfòcits estan inactius (immadurs) fins que no reben l'antígen i molècules induïdes o cèl·lules de la resposta innata Sinàpsis immunitària APC te el MHC, que encaixa amb el receptor PKC del limfòcit.
SIGNAL TRANSDUCTION Via del NF – kB NF – kb és un factor de transcripció que en un principi es troba inhibit (esta enganxat en una proteïna). El complexe NEMO activa la NF – kB, donant lloc a la síntesi d'anticossos.
El Proteasoma són enzims que digereixen proteïnes (p.ex: bacteries o enzims que entren).
Via del JAK – STAT JAK són proteïnes de membrana que s'uneixen a les STAT i inicien la transducció.
Via del IRF És un factor de transcripció lligat a la producció d'Interferons, molècules encarregades de la resposta anti viral en les infeccions. Via complementària a les altres dues.
Les cèl·lules infectades emeten Interferons com a senyalització de la seva infecció.
Això alerta als macròfags i activa altres vies cel·lulars de síntesi d'agents immunitaris.
Hipòtesi de la selecció clonal Els clons formats a partir d'una cèl·lula escollida són lleugerament diferents entre ells per conferir variabilitat en la resposta a la infecció. Molt consum energètic.
Característica típica de vertebrats. Per què altres organismes igualment exposats a patògens no han desenvolupat un sistema similar? Molta plasticitat fenotípica en les cèl·lules immunitàries. Macròfags M1 i M2.
Les Ig tenen una regió estructural constant (C) d'aa i una de variable (V) per adaptarse a cada antígen, pel qual tindran més o menys afinitat. La regió V te un DNA molt recombinable per produïr el màxim de varietats (recombinació somàtica). Les cadenes d'ADN fan loops que són tallats a voluntat. Els gens Rag sintetitzen per proteïnes que són les encarregades de fer els talls, donant lloc a la recombinació somàtica. La presència de gens Rag indica que l'individu te una immunitat adaptativa.
Els limfòcits Tfh amb anticossos enganxats a antígens es porten als centres limfoides, on hi ha un acúmul de cèl·lules immunitàries, especialmènt APC. Aquesta activara els limfòcits B, eliminant els que no desenvolupin uns anticossos amb suficient afinitat i clonant els que sí. Aquests centres es troben al budell i als ganglis limàtics (amígdales). Típic de vertebrats.
Cèl·lules APC L'activació de les APC ve mediada per receptors CD de la cell APC al entrar en contacte amb la CD4 T cell i pel MHC, que mostra l'antígen i, ambdues coses, seràn reconeguts per la CD4 T cell. MHC no fa recombinació somàtica, serà el mateix en totes les cèl·lules immunitàries. Sembla que actúa com a indicador en l'espècie humana per evitar l'aparellament entre persones que olorin de forma similar, evitant problemes de consanguinitat.
Quan es dóna la conexió s'envien Citoquines missatgeres.
La APC capta l'antígen, els trenca i processa amb el proteossoma i produeix MHC (al reticle endoplasmàtic), que portarà a la membrana. El MHC tipus 1 activa cèl·lules CD citotòxiques. El MHC 2 activa cèl·lules CD4 T helper.
Això provoca una resposta inflamatòria local (degut a la immunitat innata), que desencadenarà l'adaptatica (homeostàtica). Si el mecanisme falla, es donarà una resposta fisiològica sistèmica (al·lostàtica), que implicarà a diferents òrgans per fallada d'altres. La inflamació està relacionada amb l'envelliment.
...