Respuestas a Estímulos en Plantas y Animales

Tropismos, Nastias y Taxismos

Las respuestas a estímulos se pueden dividir en tres grupos principales:

  • Tropismos: Son respuestas de crecimiento que implican la curvatura de una parte de una planta en la dirección del estímulo (tropismo positivo) o en dirección opuesta (tropismo negativo).
  • Nastias: Son respuestas de las plantas cuya dirección del movimiento no está relacionada con la dirección del estímulo. Generalmente, no implican crecimiento, sino cambios de turgencia en el tejido vegetal.
  • Taxismos: Son respuestas locomotoras observadas en bacterias, protistas y animales, donde el organismo se orienta continuamente con respecto a un estímulo ambiental. Al igual que los tropismos, pueden ser positivos o negativos.

Quimiotaxia y Fototaxia

  • Quimiotaxia: Es el movimiento que permite a una bacteria cambiar de dirección en respuesta a la detección de sustancias químicas.
  • Fototaxia: Es la capacidad de muchas bacterias para responder a un gradiente de intensidad de luz.

Fotoperíodo y Floración

Las plantas miden la calidad, cantidad y duración de la luz. Ciertas respuestas dependen de la cantidad de luz y oscuridad que perciben diariamente. La proporción de luz y oscuridad en un período de 24 horas se conoce como fotoperíodo. Según sus requerimientos lumínicos, las plantas se dividen en dos grupos:

  • Plantas de día corto: Florecen en otoño, cuando reciben un período de luz inferior a un valor crítico.
  • Plantas de día largo: Florecen en primavera, cuando reciben un período de luz mayor a un valor crítico.

Fototropismo y Heliotropismo

  • Fototropismo: Es la respuesta de las plantas a un estímulo lumínico.
  • Heliotropismo: Es la respuesta al sol, como en el caso del girasol.

Geotropismo o Gravitropismo

Es la capacidad de responder a la fuerza de gravedad, enderezándose de modo que las partes aéreas crecen hacia arriba y las raíces hacia abajo.

Control Nervioso en Animales

La célula más representativa del sistema nervioso es la neurona, que posee características particulares:

  1. Cuerpo celular o soma: Interviene en la producción de sustancias necesarias para la célula y en la coordinación de sus funciones vitales. Los somas agrupados forman los ganglios nerviosos.
  2. Dendritas: Son prolongaciones ramificadas del cuerpo celular a través de las cuales las neuronas reciben información de otras neuronas.
  3. Axón: Es una ramificación extensa y larga a través de la cual se transmiten señales de una neurona a otra, o hacia los músculos y las glándulas. Los conjuntos de axones forman los nervios.
  4. Mielina: Es una sustancia que permite que la información se transmita más rápido.

Las Células Nerviosas

Aunque las neuronas pueden tener distintas formas y tamaños, poseen regiones estructurales bien definidas que desempeñan distintas funciones. Alrededor de las neuronas se encuentran las células de la glía o células gliales, que facilitan la nutrición y eliminan productos de desecho o restos de tejidos.

La Comunicación Neuronal

Tipos de Neuronas

  • Neuronas aferentes o sensoriales: Transmiten la información recogida de estímulos externos (sonido, luz, presión) o internos del cuerpo (como el nivel de oxígeno en sangre). Estas neuronas, conectadas a los receptores, pasan la información de neurona a neurona en forma de impulso nervioso.
  • Neuronas eferentes o motoras: Transmiten los impulsos nerviosos hasta los órganos efectores, como los músculos o las glándulas.
  • Neuronas de asociación o interneuronas: No son sensoriales ni motoras, sino que conectan unas neuronas con otras formando una enorme red. La información se transfiere en lugares especializados llamados sinapsis. Las neuronas aferentes, eferentes e interneuronas que participan en el procesamiento de la información forman el circuito neuronal. El impulso nervioso se genera gracias a un enorme flujo de iones a través de la membrana plasmática de la neurona, que altera el llamado potencial de reposo.

El Potencial de Reposo

Las neuronas están rodeadas de un medio líquido extracelular constituido básicamente por agua, donde se encuentran distintos iones, principalmente sodio (Na) y, en menor cantidad, potasio (K). Dentro de la célula, la situación es inversa. Esta distribución desigual de cargas eléctricas positivas entre ambos lados de la membrana celular genera una diferencia de voltaje o diferencia de potencial, y se dice que la membrana está polarizada, lo que se manifiesta con una ligera carga negativa dentro de la célula. Este potencial de membrana o potencial de reposo se puede medir; una neurona que no está transmitiendo un impulso nervioso se encuentra en este estado.

La Bomba de Sodio-Potasio

Los iones pueden atravesar la membrana celular y lo hacen a favor del gradiente de concentración, es decir, de donde hay mayor concentración a donde hay menor. Dado que hay más cantidad de K dentro que afuera, el K tiende a salir de la célula; con el sodio sucede al revés, hay más afuera que adentro de la célula y, entonces, los iones de sodio tienden a entrar para equilibrar las cargas. Entonces, la célula está polarizada.

Generación del Impulso Nervioso

El impulso nervioso se genera cuando se modifica la permeabilidad de la neurona a los iones de sodio:

  • Al recibir un estímulo a través de las dendritas, en la membrana de la neurona se abren algunos canales de sodio que entran a la célula tratando de equilibrar su concentración.
  • La diferencia de potencial dentro y fuera de la célula disminuye, ya que aumenta la cantidad de iones positivos adentro. Se dice que la membrana se despolariza.
  • Este cambio de voltaje afecta a ciertos canales de sodio cuya apertura depende del voltaje y, como consecuencia, entra más sodio, lo que despolariza más a la célula y se abren más canales.
  • El efecto se va potenciando y, al llegar a un determinado valor de voltaje, o umbral, el potencial de membrana cambia bruscamente y se invierte. Este cambio brusco se llama potencial de acción, el cual genera el impulso nervioso.