BG 10sensibilidad parte 1 2011

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TEMA 10

Capítulos 10, 11, 12, & 13 Baker, C. Patterns of Time

SENSIBILIDAD AL AMBIENTE



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LUZ y VISION

F

recue

ncia

long

itud

de

onda

El espectro electromagnético se

divide en regiones espectrales,

clasificadas según los métodos

necesarios para generar y detectar

los diversos tipos de radiación.

La luz es una radiación que se

propaga en forma de ondas. Las

ondas que se pueden propagar

en el vacío se llaman “ondas

electromagneticas”. La luz es

una radiación electromagnética.



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El arco iris es un fenómeno óptico y meteorológico. Produce un espectro

de luz continuo en el cielo cuando los rayos del sol atraviesan pequeñas

partículas de agua en la atmósfera.



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PLANTAS

¿Plantas tienen ojos? ¿Detectan la luz?

NO estamos hablando de fotosíntesis….

esto utiliza la luz para energía.



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La luz solar se compone de diferentes colores, que se corresponden conluces de diferentes longitudes de onda (expresadas en nanómetros).



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Fotoreceptores (proteínas):

1. Criptocromos – detecta azules

2. Fototropina – detecta azules

3. Fitocromos – detectan rojo (Pr)y rojo lejano (Pfr)

2 fitocromos:

¿Dónde está el “ojo”?



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Floración en Commelinaceae

Tradescantia zebrina

T.commelinoidesCommelina erecta

Flor dura

solo 1 día



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Fitocromos

Importantes en diversas

funciones incluyendo:

percepción fotoperiódica,

determinación del tiempo de:

la floración,

germinación de semillas, yalargamiento del tallo.

Localizados: semillas, hojas,

tallos, raíces y demás

órganos.

En oscuridad, el porcentaje de germinación es bajo. Basta un pulsoinicial de luz roja (R) para inducir la germinación. Pero si tras esepulso se aplica otro de luz roja lejana (RL), se obtienen porcentajesde germinación similares a los de semillas mantenidas en oscuridad.

La observación de la sucesión de pulsos (R + RL + R, R + RL + R +RL) permitió descubrir que el color del último pulso aplicado



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Fitocromos

La planta sintetiza la forma

fitocromo Pr, la cual

mediante la absorción de

luz (pico en luz roja 660

nm) es transformada en Pfr.

Mediante la absorción de

luz (en este caso con un

pico en la longitud de onda

del rojo lejano 730 nm) la

forma Pfr es transformadade vuelta en Pr.

Puesto que la luz roja fisiologicamente activa y la roja lejana inhiba,

Pfr se considera la forma biológicamente activa del fitocromo y Pr,

la inactiva.



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RAZON ENTRE LUZ ROJA Y ROJA LEJANA. Esa proporción percibida

por las plantas, simbolizada por la expresión R:RL, constituye un

índice de la densidad y la proximidad de vegetación. Esta razón

establece un fotoequilibrio entre las formas Pr y Prf de los fitocromos



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Alto rojo:rojo lejano Bajo rojo:rojo lejano

Crece normalmente

De sombra antocianinas



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ETIOLACION:

crecimiento de los

internudos en el extremo

En el laboratorio, la longitud de los entrenudos en plantas adultas está

modulada por los fitocromos. Los entrenudos son más largos cuanto

menor es la razón entre luz roja (R) y luz roja lejana (RL) en que crecen.

Esta respuesta es un mecanismo desarrollado por algunas plantas que

las permite competir por la luz.



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Crecer mas rapido

competencia

En el campo, la longitud del tallo es mayor en las margaritas en la cercanía oentre las plantas de gramíneas. Esta ocurre en respuesta al enriquecimiento

en luz roja lejana que reduce la relación R:RL.

Por el contrario, las margaritas que crecen en un espacio abierto, donde es

mayor la relación R:RL, no desarrollan este síndrome y presentan

entrenudos cortos.



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Fototropismo: crecimiento con respecto a la luz

Charles Darwin y su hijo estudiaron la conocida reacción de las plantas de crecer hacia

la luz: fototropismo. Los Darwins descubrieron que las puntas de la planta se curvan

primero y que la curvatura se extiende gradualmente hacia abajo a lo largo del tallo.Cubriendo las puntas con papel de estaño previnieron la curvatura de la punta.

Concluyeron que algún factor se transmitía desde la yema apical de la planta a las

regiones inferiores causando su curvatura.

Auxinas hormonas que

asan al lado oscuro del

tallo. Causan alargamiento

de las células.



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¿Qué causa la curvatura de los tallos hacia la luz? (a) Con el estímuloluminoso, la auxina se desplaza hacia el lado oscuro del tallo, (b) aumentando la concentración de esta hormona en ese lado. (c) En estascélulas, la alta [auxina] estimula el transporte de H+ del citoplasma a lapared celular. La acidez producida activa una enzima de la pared celularque rompe los enlaces entre las moléculas de celulosa, aumentando laplasticidad de la pared. H2O que entra por ósmosis en la vacuola celular

hace aumentar la turgencia (flechas azules verticales) y la célula se alarga(d). Las células del lado iluminado no se alargan (e) y, como resultado, el



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¿Como se transportan las auxinas?

1. Floema

2. Unidireccional (polar):

desde la punta del tejido en

crecimiento a la base



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2. Fototropinas

Las auxinas -ácido indolacético-

son producidas principalmente entejidos que se dividen rápidamente,

como los meristemas apicales,

hojas jóvenes, y frutos en

desarrollo.

Participan en muchas respuestas

de las plantas, de las cuales la

respuesta fototrópica es solo un

ejemplo.

El movimiento de las hojas paraseguir la luz del sol (movimientos

gnásticos) también parece estar

mediado por fototropinas, lo mismo

que la expansión de la hoja.



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FOTORECEPTORES EN ANIMALES

Fotoreceptores son estructuras sensitivas a la luz. Una de estas

estructuras son los ojos.

¿Cuales son las funciones de los ojos?

Intensidad ¿Es de día o de noche?

Agudeza Patrones e imágenes

Profundidad ¿Que tan lejos esta algo?Color ¿Que tipo de onda de luz esta siendo emitida?

Polarización ¿Cual es el ángulo de las ondas de luz?



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El termino ocelo refiere a

ojos simples, pero hay

muchos tipos. Unos,

simplemente manchas

oculares, sólo pueden

detectar la presencia de la

luz. Otros pueden detectar

hasta movimiento o aunforma.



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H i ti d j



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Hay varios tipos de ojos.

1. Ojo simple u ocelo

Ojos que no pueden usualmenteformar imágenes.

Detectan la presencia o ausencia

de luz, es decir, detectan cambios

en la intensidad de la luz ypueden ser bastante sensibles a

bajas intensidades luminosas.

Sirven para la orientación.

Ejemplo: Insectos, arañas.

En esta araña saltadora, los ocelos en frente

hasta tienen propiedades telescópicas y

detectan imágenes.

http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:Polistes_ocelli.jpg



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Una gran cantidad de insectos, además

de los ojos compuestos, tienen

usualmente tres ocelos ubicados en laparte superior de la cabeza.

Los ocelos son altamente

sensibles a intensidades

bajas de luz así como a los

cambios súbitos en la

iluminación. Sin embargo,

usualmente no poseen una

visión de alta resolución.

http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:Polistes_ocelli.jpg



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La formación de imágenes reales requiere un ojo con un lentepara enfocar la imagen.

Dos tipos de ojos complejos distintos son: el ojo tipo cámara fotográfica, en algunos cefalópodos

(calamares y pulpos) y en vertebrados, y el ojo compuesto de los artrópodos. A pesar de tener la misma

función, sus componentes son distintos.

Trilobite



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2. Ojo tipo cámara fotográfica

CEFALOPODOSOjo permite una visión más

aguda y una mejor adaptación al

enfoque a varias distancias.

Posee forma esférica, lente,

córnea, iris y fluido vítreo.

Cuanto más crece el animal, más

grande es el ojo, se va tapizando

por más células fotosensibles. Por

este motivo, los adultos poseenuna agudeza visual superior a los

jóvenes.

http://mondopulpo.blogspot.com/2005/12/los-ojos-de-los-cefalpodos.html

Calamar gigante tiene los ojos másgrandes del mundo: 25 cm!!

30 de abril, 2008

ARTHROPODA



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ARTHROPODA• Ojo compuesto

Los componentes, los ommatidios, están

orientados a diferentes ángulos unas deotras y apuntan a diferentes partes del

mundo visual.

Cada una recibe de 2 a 3 grados del

mundo visual del animal.

De esta forma, cada uno mira un parche

relativamente pequeño del mundo, pero el

ojo entero abarca mucho.

¡Un ojo puede tener hasta 30,000

ommatidos!

Ejemplos: crustáceos, insectos, trilobites,

cangrejo de herradura.



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El ojo compuesto de los insectos es un

detector de movimiento que facilita

un comportamiento basado en rápidos

movimientos.

Aunque los ojos del insecto no pueden cambiar de foco, pueden

definir objetos situados a sólo 1 mm de distancia de la lente.



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30

Cuando las dos

pseudopupilas pueden ver en la misma direccion, el

insecto tiene vision

binocular

Algunos insectos tienen

una pseudopupila

http://instruct1.cit.cornell.edu/Courses/ent201/vision.html



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Estemata:

Unicamente en larvas de algunos

insectos, e.g., Lepidoptera

Estructuralmente similar a losommatidios.



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ABEJAS

Las abejas pueden ver:

1. Luz polarizadaPolarización: Es el ordenamiento de las vibraciones en una

dirección determinada

2. Luz ultravioleta

Longitudes de onda van aproximadamente desde los 400 nm

hasta los 15 nm

Distingue cuatro bandas muy anchas: amarillo, azul verdoso, azul y ultravioleta.



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Videos de la danza de la abeja:

http://www.youtube.com/watch?v=-7ijI-g4jHg&feature=related

http://www.youtube.com/user/unireality#play/uploads/2/46noJXIrdVg


http://www.youtube.com/user/unireality

http://www.youtube.com/user/unireality




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¡Radar harmónico!



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With the sun close to the zenith the

sky is polarized mostly horizontally.

At sunset the polarization along the

horizon is mostly vertical.

Este Oeste



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La Fabula de la Rana y la Garza

¿Cómo es que la rana salto al charco en lugar de saltar

al bosque que estaba al otro lado?

Por el tipo de ojos de la rana y sus células ganglionares

Tipos de células ganglionares en la rana:

1. Células ganglionares que response solo a un borde

largo que se mueve y se para (detectar de garzas)

2. Response solo a objetos pequeños, curvosmoviéndose espasmódicamente (detector de comida)

3. Borde que se mueve por el campo visual (cuando va

saltando en el bosque, así ve los árboles)

4. Disminución en iluminación (sombra de algo que se

acerca) e intensidad de luz (día/noche)

5. Algunas responden al color azul (cuando salta hacialo azul, salta hacia el charco) e intensidad de la luz

(noche/día).



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4. Ojo de cámara

Es un lente único que enfoca imágenes de luz.

Tienen mayor resolución porque cada célula fotorreceptora

esta a 0.02º, hay mas células fotorreceptoras en un espacio

equivalente (existe agudeza).

Agudeza: es la discriminación precisa entre dos puntos.

¿Que tipo de animales deben tener mayor agudeza?Depredadores!

¿Qué es una fóvea?



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AVES

La retina de las aves tiene 4 tiposde conos para procesar los colores,

mientras nosotros solamente

tenemos 3 tipos de conos.

Las aves pueden ver los colores enun intervalo de 370 a 565 nm,

mientras los humanos vemos entre

424 y 560 nm.

Goldsmith, T. H. 2006: La evolución dotó a las aves con un

sistema de visión cromática que supera al de todos losmamíferos, hombre incluido.

AVES RAPACES



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AVES RAPACES

Adaptaciones especiales de vision:

a) ojos grandes y agudamente curvados, paracaptar una gran área de luz

b) lentes permiten visión telescópica

c) retina altamente dotada de células

sensoriales y obtenien muy alta resolución

en la imagen retiniana

d) múltiples conexiones nerviosas para una

visión binocular para percibir relieves y

distancias, lo que sumado a lasuperposición de imágenes en el cerebro

del ave, les permite recibir una imagen

amplificada

e) dos foveas.



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Las lechuzas ven perfectamente

de día y de noche.

Ojos alargados debido a que sus

córneas y lentes están muy

agrandados, lo que impide que

los ojos puedan girar dentro de

sus cuencas.

Compensan esta inmovilidad

ocular torciendo la cabeza para

orientar los ojos al objetivo,

pudiendo realizar giros de hasta

unos 270º. Esta gran movilidadde la cabeza es muy útil para la

orientación acústica, también.



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MAMIFEROS

¿Y por que los toros odian el color

rojo?

Es mentira que los toros odien ese

color. Lo que los altera es elmovimiento, no el color.

El rojo cubre la sangre del matador!



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¿Y los perros pueden ver en

color?

Los perros, como la mayoría de

los mamíferos, solo tienen 2

tipos de conos, no distinguen

el rojo del verde.



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Ojo humano



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Células receptoras

• Bastoncillos responsables de la visión en blanco y negro.Estimulados por la luz difusa o tenue.

• Conos responsables de la visión a colores. No sonestimulados por la luz difusa o tenue.

La agudeza (o poder de resolución) es mayor entre mas grande sea el

campo visual. El campo visual se refiere al juego completo debastoncillos y conos unidos a una sola célula ganglionar.



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Imagen de conos (células amarillas) y bastoncillos (células blancas)

Bastoncillos



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Bastoncillos

~125 millones

blanco y negro



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Rodopsina =

Opsina + retinol (Vit. A)

rodopsina



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retina

Conos y bastoncillos

Neuronas bipolares

Neuronas ganglionares

Nervio óptico



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Retina

En vertebrados esta compuesta por varias células.

Cada célula receptora está conectada con un nervio.

La agudeza (o poder de resolución) se puede aumentar,

aumentando el número de células en la retina.

¿Como?

Haciendo las células mas pequeñas. Pero, hay un limite

de tamaño para las células fotoreceptoras. Así que, laventaja de la fóvea = ?

C 3 ti



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Conos: 3 tipos



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Algunos receptores son

activados cuando

detectan luz y otros son

activados en su ausencia.

La “claridad” de un objeto

es causada por el efectode “inhibición lateral”.

El cerebro reconoce el

contraste de la

información visual. Laapariencia de algo es

afectada por su entorno.



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It appears to flicker and the bottom picture appears to move because your

eyes are constantly scanning them. There are so many lines and they are so

close together that the eye is unable to make small enough scans to identify

the position of individual lines. No matter how hard you try to hold your eye

still, it is impossible! Now try sweeping your eye across different sections of

the images and observe the different effects.



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Macula La mácula es la parte central y más sensible de la

retina

Fovea Centro de la macula (área que permite ver los detalles).La luz cae directamente en los fotoreceptores. Aumenta el

numero de receptores por área y aumenta la superficie de

percepción de luz por medio de una invaginación.

1 mm

Fovea



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Fovea

Solo tiene conos y no bastoncillos

Aves de presa tienen más de 1 millón deconos/mm2 en la fovea

Aves pueden tener 2 mayor agudeza



Punto de fusión de la titilación

Por ejemplo, cuando una luz es encendida y apagada con

rapidez hasta que el observador mira la luz como un rayocontinuo

En humanos:

60 ciclos/seg

En moscas:

300 ciclos/seg

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