Los sistemas nervioso y endocrino

Compara la señal nerviosa y la señal hormonal atendiendo a su velocidad, su duración, su vía de transmisión y la precisión de su destino, y pon un ejemplo de respuesta típica de cada una.

Describe las partes de una neurona (dendritas, soma, axón y terminales) y explica la función de cada una en la recepción, conducción y transmisión del impulso nervioso.

Observa la imagen de la neurona y de la sinapsis química. a) Describe el camino de la señal desde la estructura 2 hasta la 8, explicando qué ocurre en cada paso. b) Razona qué ventaja aporta la estructura 4 a la velocidad de conducción. c) Explica por qué la señal en la sinapsis solo puede viajar de 5 a 8 y nunca al revés.

Un equipo de neurofisiología estimula eléctricamente una neurona motora presináptica y registra la actividad en la fibra muscular que inerva tras aplicar dos neurotoxinas distintas de forma independiente:

• Con la Toxina 1: el potencial de acción se propaga por el axón a 75 m/s hasta el botón terminal sin alteración, pero no se registra ningún cambio de potencial en la membrana muscular ni se detecta acetilcolina en la hendidura sináptica.

• Con la Toxina 2: el potencial de acción axonal se ralentiza drásticamente y su amplitud decae hasta desaparecer antes de alcanzar el terminal sináptico; sin embargo, si los investigadores aplican acetilcolina directamente con una micropipeta sobre la membrana muscular, esta se despolariza y contrae con total normalidad.

1. a) Deduce y justifica qué tipo específico de canal iónico dependiente de voltaje bloquea cada toxina, discriminando entre la propagación eléctrica axonal y los pasos moleculares de la transmisión química sináptica.
2. b) Si la transmisión puramente eléctrica (mediante uniones comunicantes o gap) es prácticamente instantánea y no sufre retardo sináptico, argumenta qué ventaja adaptativa determinante supuso para el sistema nervioso central de los vertebrados basar la mayor parte de su circuitería en sinapsis químicas con retardo.

Al tocar un objeto muy caliente retiras la mano antes de sentir dolor. Describe el recorrido del impulso nervioso en ese arco reflejo, nombrando las neuronas que intervienen y explicando por qué la respuesta no pasa primero por el encéfalo.

¿Qué es una hormona y dónde se fabrica? Cita dos glándulas endocrinas humanas, la hormona que secreta cada una y su efecto principal.

Explica qué es la retroalimentación negativa (feedback negativo) en la regulación hormonal, describiendo un ejemplo concreto: la regulación de la glucemia por insulina y glucagón, o la del eje tiroides.

En una prueba diagnóstica de sobrecarga oral de glucosa, se monitoriza la glucemia y la concentración plasmática de insulina de dos personas (sujeto A y sujeto B) en ayunas y a los 60 y 120 minutos tras ingerir 75 g de glucosa diluida:

• Sujeto A: parte de 85 mg/dL de glucosa; a los 60 min alcanza 135 mg/dL y a los 120 min regresa a 90 mg/dL. Su insulina plasmática pasa de 8 µU/mL a 70 µU/mL y luego baja a 12 µU/mL.

• Sujeto B: parte de 170 mg/dL de glucosa; a los 60 min sube a 290 mg/dL y a los 120 min se sitúa en 265 mg/dL. Su insulina permanece constante e indetectable (< 2 µU/mL) en todas las tomas.

1. a) Justifica cuál de los dos sujetos padece diabetes mellitus tipo 1 relacionando los datos con los mecanismos de retroalimentación negativa y los transportadores de glucosa en el tejido muscular y hepático.
2. b) Si el sujeto B se inyecta por error el triple de la dosis pautada de insulina exógena sin ingerir carbohidratos, predice qué ocurrirá en el tejido adiposo, muscular y en el encéfalo. Justifica por qué una hipoglucemia severa compromete la vida en cuestión de minutos, a diferencia de una hiperglucemia moderada mantenida.

Durante un experimento de respuesta al estrés agudo, se somete a dos grupos de personas a una prueba estresante imprevista de 30 minutos de duración:

• Grupo Control: experimenta un aumento inmediato de la frecuencia cardíaca (de 70 a 135 lpm en apenas 6 segundos), dilatación pupilar y un pico precoz de glucemia, seguido a partir de los 15-20 minutos de un aumento sostenido de la gluconeogénesis hepática y disminución de la síntesis proteica.

• Grupo Tratado: ha recibido previamente un fármaco bloqueante específico de los receptores beta-adrenérgicos.

1. a) Predice de forma justificada qué diferencias registrará el Grupo Tratado respecto al Grupo Control en la frecuencia cardíaca, la presión arterial y la glucemia durante los primeros 60 segundos tras el inicio del estímulo.
2. b) Explica por qué la respuesta mediada por la adrenalina (sistema nervioso simpático y médula suprarrenal) desencadena efectos celulares en segundos, mientras que la respuesta coordinada por el cortisol (eje hipotálamo-hipófisis-corteza suprarrenal) tarda decenas de minutos en consolidarse. Basa tu justificación en la naturaleza química de cada hormona y sus respectivos mecanismos de transducción celular.