Ejercicios: Los órganos efectores

Nombre los dos tipos de órganos efectores que ejecutan las respuestas del organismo y ponga un ejemplo concreto de actuación de cada uno ante una misma situación de peligro.

Explique qué son las hormonas, qué órganos las producen y cómo llegan hasta las células sobre las que actúan.

Indique si estas estructuras son músculos, huesos o glándulas endocrinas, y qué función efectora realiza cada una: bíceps, fémur, tiroides, diafragma, suprarrenales.

Explique qué es una articulación y cite dos ejemplos de articulaciones del cuerpo humano, indicando qué movimientos permite cada una.

Nombre las tres partes del aparato locomotor e indique la función general de cada una en el movimiento.

Explique qué es una glándula endocrina y nombre dos ejemplos, indicando la hormona que produce cada una y su efecto principal.

Indique si estas afirmaciones son verdaderas o falsas y justifique su respuesta: a) los músculos esqueléticos mueven los huesos empujándolos; b) el esqueleto también protege órganos delicados; c) las hormonas llegan a los órganos sobre los que actúan a través de la sangre.

Explique la diferencia entre los músculos voluntarios y los involuntarios, y ponga un ejemplo de cada tipo.

Describa cómo colaboran los huesos, las articulaciones y los músculos cuando usted flexiona el brazo para levantar una botella de agua, indicando qué aporta cada elemento al movimiento.

Los esquemas A y B representan el mismo brazo con los dos músculos que mueven el antebrazo, señalados con ?: en cada caso uno aparece engrosado (contraído) y el otro estirado (relajado). Indique qué músculo (bíceps o tríceps) es el que está contraído en cada esquema y, teniendo en cuenta que los músculos esqueléticos solo pueden tirar, no empujar, explique por qué para doblar y estirar el antebrazo se necesita la actuación coordinada de ambos y cómo se denomina este tipo de parejas musculares.

Compare la respuesta muscular y la respuesta hormonal del organismo: cuál es más rápida, cuál dura más, cómo llega la orden en cada caso y ponga un ejemplo cotidiano de cada tipo.

Durante un ejercicio intenso, el corazón late más rápido y la respiración se acelera. Explique por qué el trabajo de los músculos exige la colaboración de los aparatos circulatorio y respiratorio.

Cuando hace mucho frío, tiritamos sin decidirlo. Explique qué tipo de respuesta es, qué órganos efectores actúan y por qué esas contracciones ayudan a mantener la temperatura del cuerpo.

Un niño crece varios centímetros en unos meses sin notarlo, mientras que levantarse de la silla ocurre al instante. Compare la actuación de la hormona del crecimiento con la de un músculo esquelético atendiendo a la rapidez, la duración y la forma en que llega la orden.

En un esguince de tobillo, la articulación se hincha y duele. Explique qué estructuras de la articulación pueden dañarse al torcerse el pie y por qué aparece la inflamación en la zona.

Los huesos de los niños se doblan más antes de romperse que los de las personas mayores. Relacione esa diferencia con la composición del hueso a cada edad y explique qué hábitos de la juventud ayudan a tener huesos fuertes en la vejez.

En un experimento, a un animal de laboratorio se le administra un fármaco que bloquea de forma específica los receptores de adrenalina en las células del hígado y de los bronquios, pero no altera su corazón ni su sistema nervioso. Ante la presencia súbita de un depredador:

1. a) Prediga qué dificultades tendrán sus músculos esqueléticos para sostener una carrera intensa y prolongada, justificando su respuesta a partir de la respiración celular y las sustancias que esta requiere.
2. b) Un investigador afirma: «Como los nervios motores siguen ordenando a los músculos que se contraigan, el animal correrá exactamente igual de rápido y durante el mismo tiempo». Rebata esta afirmación explicando por qué la respuesta de alarma ante un peligro necesita la acción coordinada del sistema hormonal y no solo del nervioso.

En un laboratorio médico se analiza la glucemia (concentración de glucosa en sangre) de dos pacientes en ayunas y a las dos horas de haber tomado un desayuno idéntico rico en glúcidos:

• Paciente A: 0.9 g/L en ayunas → 1.1 g/L a las dos horas.

• Paciente B: 1.4 g/L en ayunas → 2.4 g/L a las dos horas.

1. a) Interprete estos resultados e identifique, justificando su deducción, cuál de los dos pacientes presenta un fallo en el funcionamiento del páncreas como efector endocrino.
2. b) Un compañero de clase sostiene: «El paciente con valores más altos tiene más glucosa en sangre, por lo que sus células musculares tendrán mucha más energía disponible para realizar ejercicio». Rebata razonadamente su afirmación explicando qué hace exactamente la insulina en las células diana y qué consecuencia celular real sufre si no se administra esta hormona.

Un deportista sufre una rotura completa del tendón de Aquiles, la estructura que conecta el músculo gemelo de la pantorrilla con el calcáneo (hueso del talón). Al intentar ponerse de puntillas:

1. a) El músculo gemelo recibe la orden motora, se acorta y se abulta de forma evidente, pero el talón no se levanta del suelo en absoluto. Justifique este hecho biomecánico explicando qué eslabón de la transmisión ha fallado y qué sucede con la fuerza generada por la contracción muscular.
2. b) Un amigo del deportista propone: «Para que pueda caminar mientras se recupera, bloqueemos su tobillo con una bota de yeso rígida; así el gemelo podrá apoyarse en el yeso y levantar el talón». Rebata biomecánicamente esta propuesta explicando el papel indispensable que juegan tanto el tendón como la articulación móvil en el sistema de palancas del aparato locomotor.

En el cuerpo humano, el eje hipotálamo-hipófisis detecta los niveles de testosterona en sangre: si la concentración es elevada, deja de enviar señales estimuladoras a los testículos para que estos detengan su producción propia (retroalimentación negativa). Un fisicoculturista se inyecta altas dosis de testosterona sintética durante seis meses y después interrumpe el consumo bruscamente.

1. a) Prediga qué habrá ocurrido con la masa y la actividad glandular de sus propios testículos al cabo de esos seis meses. Justifique su predicción a partir del mecanismo de control hormonal descrito.
2. b) Prediga qué desequilibrio hormonal grave sufrirá este deportista durante las semanas inmediatamente posteriores a cortar el tratamiento de golpe y justifique por qué no podrá recuperar un nivel hormonal normal al día siguiente de suspenderlo.

El tejido óseo no es inerte: se destruye y forma continuamente. La masa ósea alcanza su valor máximo («pico de masa ósea») hacia los 25 años y, a partir de los 45 años, disminuye de forma natural a un ritmo aproximado del 1.0 % anual. Si la masa ósea cae por debajo de 60 unidades, el riesgo de fractura por traumatismos leves se dispara.

• Persona A (hizo deporte regular y tuvo dieta rica en calcio en su juventud): alcanza un pico de 100 unidades a los 25 años.

• Persona B (sedentaria y con déficit de calcio en la juventud): solo alcanza un pico de 75 unidades a los 25 años.

1. a) Suponiendo que ambas pierden un 1.0 % de su masa máxima cada año a partir de los 45 años, calcula la masa ósea de cada una a los 65 años (tras 20 años de pérdida). Justifica a partir de los resultados por qué se afirma que los hábitos juveniles son una «inversión» para la vejez.
2. b) Si ambas personas sufren una fractura a los 65 años, ¿por qué tardarán mucho más tiempo en soldar el hueso que un niño de 10 años? Justifica tu respuesta comparando la actividad de las células óseas y la vascularización en ambas etapas de la vida.

La tiroxina, producida por la glándula tiroides, es la hormona que regula el metabolismo basal, es decir, el ritmo al que las células consumen nutrientes y oxígeno para obtener energía (respiración celular). En el hipotiroidismo, la producción de tiroxina es insuficiente.

1. a) Los tres síntomas clásicos del hipotiroidismo son cansancio generalizado, aumento de peso corporal (aun sin comer más) e intolerancia constante al frío. Justifique el origen biológico de cada uno de estos tres síntomas relacionándolos directamente con la respiración celular.
2. b) Un paciente le dice al médico: «Como me falta energía y tengo frío, en vez de tomar la pastilla diaria de tiroxina voy a comer el doble de azúcar y usar una cobija eléctrica». Rebata la idea del paciente explicando por qué aumentar los nutrientes no sirve de nada si falta la orden hormonal efectora.

Para estudiar cómo interactúan el sistema nervioso y el aparato locomotor, se analizan tres pacientes con distintas afectaciones en una pierna tras un mes de evolución:

• Paciente A: tiene una pierna inmovilizada por un yeso tras una fractura de tobillo (los nervios motores y los músculos están intactos, pero la articulación no se mueve).

• Paciente B: ha sufrido una sección total del nervio ciático que inerva los músculos de la pierna (los músculos están desconectados de la médula).

• Paciente C: tiene la misma lesión nerviosa que el Paciente B, pero todos los días recibe sesiones de estimulación eléctrica externa aplicada directamente sobre la piel del músculo, provocando su contracción.

1. a) Prediga en cuál de los tres pacientes se producirá la atrofia muscular más severa y rápida, y justifique por qué el Paciente C conserva mejor la masa muscular que el Paciente B a pesar de tener la misma lesión neurológica.
2. b) Un estudiante plantea: «Para evitar la atrofia del Paciente B, bastaría con estimular el área motora de su cerebro con electrodos para que mande órdenes más potentes». Rebata esta afirmación justificando el recorrido anatómico de la respuesta motora desde el centro nervioso hasta el efector muscular.

En una prueba sobre la función de relación se mide el tiempo de respuesta de dos personas ante el sonido repentino de una sirena de evacuación:

• Persona A (primer día de trabajo, nunca ha oído la sirena ni conoce las vías de evacuación): tarda 4.2 segundos en interpretar la señal y decidir hacia qué puerta empezar a correr.

• Persona B (ha participado en cuatro simulacros de emergencia): tarda 0.6 segundos en iniciar la carrera hacia la salida correcta.

1. a) Identifica y ordena cronológicamente los componentes del circuito de relación (receptor, vías sensitivas, centro de integración, vías motoras y órganos efectores) que intervienen desde que suena la sirena hasta que la persona da la primera zancada.
2. b) Explica biológicamente por qué la Persona B reacciona siete veces más rápido. ¿Se debe a que sus músculos efectores se contraen a mayor velocidad o a un cambio en el procesamiento de sus centros nerviosos? Justifica tu respuesta distinguiendo entre una respuesta consciente no entrenada y un patrón motor automatizado por el aprendizaje.

Reto del tema. Diseñe su propio laboratorio de neurociencia en casa para comprobar cómo responde su cuerpo a distintos estímulos. Su producto final será un informe breve que incluya una tabla de datos, el análisis biológico del proceso y sus conclusiones.

1. Experimentación: Pida ayuda a un familiar para el test de la regla. Su ayudante sostendrá una regla de $30\text{ cm}$ por el extremo superior. Coloque sus dedos en la base ($0\text{ cm}$) sin tocarla. Al soltarla sin avisar, atrápela lo antes posible. Haga $5$ intentos con estímulo visual (mirando la regla) y otros $5$ con estímulo auditivo (ojos cerrados, reaccionando a la orden «¡ya!», que su ayudante dirá justo en el instante de soltar la regla).

2. Toma de datos: Registre en una tabla la distancia en la que la atrapa (en $\text{cm}$) y calcule la media de cada modalidad, expresándola con punto decimal (por ejemplo, $15.4\text{ cm}$).

3. Análisis biológico: Describa la ruta completa de la información en ambos casos: identifique el receptor sensorial activado, la transmisión por el sistema nervioso y el órgano efector que actúa. Justifique razonadamente cuál de los dos estímulos generó una respuesta más rápida.

Se valorará:

• Rigor en la recogida de datos y cálculo correcto de las medias.

• Identificación precisa de receptores sensoriales, centros nerviosos y efectores.

• Justificación científica clara sobre las diferencias observadas entre ambos estímulos.