TEMA 10: La relación en los animales
Los seres vivos reaccionamos ante los cambios ambientales y en mantener el equilibrio del medio interno, por lo que se han desarrollado sistemas de control y coordinación, en los animales alcanza el maximo de desarrollo y lo hace a traves del Sistema Nervioso (impulsos nerviosos que son respuestas rapidas , especificas y pocoduraderas) y del Sistema Hormonal (sustancias quimicas, con efectos lentos pero más duraderos).
1. La recepción de los estimulos 1.1 Generalidades
La funcion de relación permite a los animales percibir los cambios o los estimulos que se producen tanto en el medio externo como en el interno, interpreta o procesa estas variaciones y elabora respuestas coordinadas para sobrevivir
En toda función de relación se distinguen 3 etapas:
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La percepción de los estímulos, internos y externos que realizan los receptores•
Procesamiento de la información, para ello tienen 2 sistemas de regulación y control: el nervioso y el endocrino. El nervioso formado por el tejido nervioso y se encarga de las relaciones con el entorno y eso exige respuestas rapidas como ejemplo la locomoción. El endocrino controla las actividades corporales por medio de las hormonas y son respuestas lentas pero más duraderas.•
La respuesta, de ello se encargan los organos efectores entre ellos estan los musculos y las glandulas endocrinas.1.2. Los Receptores sus tipos
Los estimulos pueden ser fisicos (presión, calor. Frio, luz, ruido) y quimicos . Cada receptor es sensible a un estimulo concreto e insensible a los demas.
Hay receptores externos o exteroceptores y los internos o interoceptores. Los receptores pueden ser solo una terminación nerviosa libre o un grupo de ellas rodeados de una capsula formando los corpusculos sensitivos.
A veces forman estructuras muy complejas y especificas llamadas organos sensoriales (org. de los sentidos).
Se clasifican atendiendo al tipo de estimulo en:
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Mecanorreceptores: captan estimulos mecanicos como vibraciones, fuerzas etc. Son: tacto, equilibrio y audición•
Termorreceptores: sensibles a estimulos termicos. Son: tactiles de frio y calor•
Quimiorreceptores: son impresionados por estimulos quimicos.Son: Olfato ygusto
•
Fotorreceptores: captan estimulos luminosos. La vista -Los organos sensorialesa.- Tactiles: Los estimulos pueden ser por contacto, presión, dolor, frio o calor, los receptores pueden estar libres o encapsulados
b.- Linea lateral de los peces y muchos anfibios: Es un canal con celulas
receptoras que detectan vibraciones o movimientos del agua e informa al animal de los movimientos de otros animales o de objetos del entorno, diferencias de presión etc
c.- Organos del equilibrio. detectan aceleraciones, rotaciones, cambios de
dirección, sonidos. En invertebrados tienen unas estructuras llamadas estatocistos y en los vertebrados , los organos del equilibrio se encuentra en el oido.
d.- Organos auditivos. Captan los sonidos, en insectos hay los llamdos organos
cordotonales y una especialización llamados los organos de johnston que estan en las antenas.
En vertebrados algunos captan ultrasonidos que nle sirve de orientación en lugares oscuros o de noche, actuando como radares como ocurre en murcielagos.
El oido propiamente dicho suele formar parte de una estructura de doble función, la audición y el equilibrio.
e.- Organos olfativos: sensibles a pequeñas cantidades de sustancias gaseosas o pequeñas gotitas, las fuentes pueden estar muy alejadas y provocan sensaciones llamadas olores.
En invertebrados tienen distintas estructuras olfativas que se concentran en antenas como en artropodos o en tentaculos y borde del manto como en moluscos. En
f.- Organos gustativos: Se estimulan con sustancias liquidas o solidas disueltas que entran en contacto con las celulas sensitivas. En invertebrados como en vertebrados estan cerca de la boca o en su interior, tb en algunos se localizan en las patas (moscas) o piel (peces y anfibios).
g.- Organos visuales: Estimulados por radiaciones luminosas. Los mas simples solo distinguen intensidades luminosas pero no perciben imagenes. Hay muchos niveles de complejidad visual en la escala zoologica.
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El sistema de coordinacion nervioso 2.1. La transmisión del impulso nerviosoLos estimulos que captan los receptores se transforman en impulsos nerviosos , son mensajes electroquimicos que viajan por los nervios hasta un centro de coordinación que envia sus respuestas a un efector.
El estimulo debe de tener una intensidad minima llamada umbral, por debajo del cual no se produce el impulso nervioso.
Tipos de neuronas Según su función:
a-Sensitivas: transmiten el impulso nervioso desde los receptores al SN
b-Motoras: conducen desde el sistema nervioso central a las partes del cuerpo que ejecutan las órdenes: Musculos y Glándulas
c-Interneuronas o neuronas de asociación: Se encuentran en cerebro y médula espinal. Conectan la neurona sensitiva con la motora, permitiendo que se produzca una respuesta.
- Como se transmite el impulso a lo largo de la neurona.
A lo largo de una neurona, el impulso se mediante un proceso de despolarización que se resume asi:
La membrana plasmatica de las neuronas al igual que ocurre en todas las celulas, estan polarizadas,, existen moléculas en estado iónico.
Externamente, hay una gran concentración de iones de sodio (Na+) e iones cloruro (Cl-)
Internamente, hay una gran concentración de iones potasio (K+) e iones de diversos ácidos orgánicos.
En conjunto, estará cargada positivamente en el exterior y negativamente en el
interior. Esta diferencia de carga genera una variación de potencial llamada potencial de reposo que se mantiene gracias a la bomba de sodio-potasio.
Estos iones circulan por difusión desde el lugar de mayor concentración al de menor, pero la membrana neuronal es selectiva, siendo impermeable al Na+ y a los ácidos orgánicos y solo permitiendo el paso del Cl- y el K+, los cuales entran y salen libremente, determina que, en el exterior de la membrana, la acumulación de iones positivos sea mayor que la de iones negativos .
Por tanto, genera una diferencia de potencial eléctrico (-70mV), en este estado se dice que la neurona tiene un potencial de reposo.
Al llegar un estímulo (una variación del medio), éste provoca la permeabilización brusca de la membrana neuronal al Na+, el cual penetra al interior, en la zona de la membrana que fue estimulada, invirtiéndose la distribución de las cargas.
En el lugar donde se invierte el potencial de membrana, se dice que la neurona se ha activado o despolarizado es el potencial de acción (+40mV).
Así, un polo positivo queda junto a uno negativo, generándose en el primero una corriente eléctrica que avanza hacia el segundo.
Esta corriente eléctrica produce la permeabilización al Na+ de la zona vecina de la membrana, que hasta ahora estaba polarizada, es decir, que tiene sobre esa zona de la membrana, un efecto similar al que originariamente provocó el estímulo.
Esto determina el ingreso del Na+ en zonas allegadas de la membrana, las que
progresivamente se despolarizan y, a su vez, nuevos polos positivos vecinos de otros negativos van produciendo nuevas corrientes eléctricas capaces de despolarizar otras zonas.
Esta corriente eléctrica también llamada onda despolarizante, es el impulso nervioso, una corriente electroquímica, ya que las cargas eléctricas se deben al estado iónico en que se presentan las sustancia químicas.
Una alta concentración intracelular de ión Na+ resulta tóxica para las células, por lo cual éstas deben expulsarlo nuevamente al exterior.
Como la membrana neuronal es impermeable a este ión, esta expulsión representa un trabajo, es decir se requiere gasto de energía. esta energía es suministrada por un proceso denominado bomba de sodio-potasio, la cual consume energía (ATP) es la repolarización.
- La velocidad de propagación
La velocidad de propagación depende del tipo de fibra y su diametro. Es más rapida en fibras con banda de mielina donde se produce una transmisión saltatoria, el
impulso se propaga de nodulo de Ranvier a otro nodulo de ranvier, ahorrandose tiempo pues no se tiene que despolarizar tosos los puntos de la fibra.
La vaina de mielina es propia de vertebrados y en ella se produce un ahorro energetico ya que la bomba solo actua en los lugares de despolarización y movería menos iones.
-La sinapsis.
Es la unión funcional entre neuronas, o con musculos, en las sinapsis interneuronales, la neurona que conduce el impulso es la neurona presinaptica y y la que recibe el impulso, neurona postsinaptica. Existen las sinapsis quimicas y las electricas.
a- sinapsis electrica:
Las neuronas están muy proximas y se conectan por una proteina que permite el paso de iones a la siguiente neurona.
La transmisión es muy rapida y es frecuente en invertebrados, en actividades de huida.
En nosostros, se dá en conos y bastones de la retina y en las neurona que conectan con el nervio optico.
b- sinapsis quimica:
La distancia entre neuronas ahora es mayor, 200A, y entre la 2 neuronas queda un espacio llamado hendidura sinaptica.
En los extremos hay unos engrosamientos llamados botones terminales que presentan vesiculas con neurotransmisores, al llegar el impulso se descarga ese neurotransmisor a la hendidura y que alcanza receptores especificos situados en la membrana de la neurona postsinaptica y provoca su despolarización y en consecuencia un impulso nervioso.
- Receptores, neurotransmisores y placa motora:
Los receptores tienen un lugar para unirse a los neurotransmisores especificos, al unirse se activa el receptor y se elimina de inmediato para evitar que siga haciendo efecto mucho tiempo.
Los neurotransmisores se eliminan por enzimas y otras veces, son de nuevo captados por la vesicula que los habia liberado.
Pueden ser excitadores o inhibidores de actividades, asi, la acetilcolina, excita la corteza cerebral e inhibe las neuronas del sistema cardiovascular.
La placa motora es la sinpsis entre una neurona y una fibra muscular y pueden inducir a la contracción, es parecido a una sinapsis quimica
4. El sistema nervioso de los vertebrados
El sistema nervioso (SN) es complejo y evolucionado. Su estructura basica consiste en un tubo hueco que va desde la cabeza a la cola y está formado por el sistema nervioso central (SNC) y el sistema nervioso periferico (SNP).
• El SNC está constituido por el encefalo, protegido por el craneo y un cordon nervioso dorsal, la medula espinal, protegida por la columna vertebral.
• El SNP está formado por los nervios y los ganglios perifericos (son agrupaciones neuronales entre estructuras neurologicas).
Entre los vertebrados lo que distingue unos de otros en realidad es el encefalo por sus distintos grados de desarrollo.
4.1. El sistema nervioso central (SNC) - Protecciones de SNC
Además de estar protegido por el craneo y la columna vertebral tambien lo está por unas membranas llamadas meninges. En mamiferos, desde la más interna a la más externa se llaman: Piamadre, aracnoides y duramadre.
Entre la piamadre y la aracnoides se encuentra el liquido cefaloraquideo, que amortigua los golpes evitando traumatismos.
Las zonas donde hay agrupaciones de cuerpos neuronales es la sustancia o materia gris y los cordones nerviosos, el de sustancia o materia blanca (blanco por la vaina de mielina que lo recubre)
- El Encefalo
Es la parte donde se encuentran los centros de integración y coordinación. La sustancia gris se localiza en la periferia y la blanca al interior.
En el desarrollo embrionario hay inicialmente 3 vesiculas (Prosencefalo o cerebro anterior, Mesencefalo o cerebro medio y el Rombencefalo o cerebro posterior)) que dará posterormente a todas las estructuras.
a.- Telencefalo (cerebro o corteza cerebral).
Tien un profundo surco que lo divide en los hemisferios cerebrales , conectados por fibras que forman el cuerpo calloso. En superficie esta replegado formando las circunvoluciones y cisuras.
b.- Diencefalo
Tiene 3 areas: el epitalamo, responsable de la maduración de los organos sexuales; el talamo, integra los estimulos emocionales y el hipotalamo, interviene en el control de la sed, el sueño
c.- Mesencefalo
Se encarga del control de los reflejos visuales y auditivos, ayuda en el control del tono muscular
d. Metencefalo
Contro de la postura, el equilibrio, movimientos aprendidos y tiene en su parte dorsal un engrosamiento,el cerebelo.
e.- Miencefalo o bulbo raquideo
Controla las funciones involuntarias del organismo, como la ventilacion pulmonar o latido cardiaco
- La Medula Espinal
Es un tubo nervioso que va desde la base del encefalo hasta la 2ª vertebra lumbar, por el interior de la columna vertebral.
Si se realiza un corte transversal de la medula se observa un pequeño conducto central , es el epididimo, rodeado por sustancias gris (cuerpos neuronales, dendritas, celulas gliales) en torno al cual se dispone la sustancia blanca (axones con ielina agrupados en haces o fasciculos).
La forma en la que se dispone la sustancia gris recuerda las alas de una mariposa, se distinguen 4 extremidades, son las astas. Dos anteriores, gruesas y cortas llamadas ventrales o anteriores y dos posteriores llamadas tambien dorsales.
- Las funciones de la medula espinal La medula tiene una doble función:
a.- Transmite los impulsos desde las raices sensitivas del nervio hasta el centro de control del encefalo y desde estos, a las raices motoras y de aqui, a los efectores b.- Controla las actividades reflejas (Sudor, erección pene, succión de la teta del recien nacido, cerrar ojo, dolor, dilatación pupilar, golpe en la rotula...)
A las astas dorsales llegan las raices de los nervios sensitivos y de las astas ventrales salen las raices que pertenecen a los nervios motores.
Los haces nerviosos que recorren la medula se entrecruzan, bien aqui o ya en el encefalo por tanto los del lado izquierdo los controlará el hemisferio derecho del encefalo y al contrario.
4. 2. El SNP (Sistema Nervioso Periferico)
Lo forman los nervios que salen o entran del SNC (encefalo y la medula) y por los ganglios que están situados fuera del eje encefalo y medula.
La función es conectar los receptores con los efectores a traves de los centros nerviosos
El SNP se divide en Sistema Somatico y el Sistema autónomo o vegetativo - Clasificación de los nervios
Los nervios se clasifican según varios criterios. a.- Según el sentido de transmision del impulso
Nervios sensitivos: Los estimulos van desde receptores a centro de coordinación Nervios motores: El impulso viaja desde el centro de coodinación al efector Nervios mixtos: Tienen fibras de los 2 tipos
b.- Según de donde salen los nervios
Nervios craneales: partes desde el encefalo y pueden ser sensitivos, motores y mixtos. En mamiferos hay 12 pares que inervan estructuras de la región cefalica, la parte superior del tronco y algunos organos internos.
Nervios raquideos o espinales: dede la medula espinal
Tienen su origen en la medula, en los humanos son 31 pares, cada uno tiene una raiz dorsal (sensitiva) con un ganglio (donde se ubican los cuerpos neuronales) y una raiz ventral (motora) que conecta con la medula por su asta correspondiente.
-El SNP Somatico:
El control lo ejerce sobre los musculos esqueleticos, los mueve conscientemente y ademas responde a cambios externos a partir de la información que recoge los organos de los sentidos.
Formado por los 31 pares de nervios raquideos que salen de la medula y los 12 pares de nervios craneales que salen de la base del encéfalo
-El SNP autonomo o vegetativo:
Funciona sin que seamos conscientes, como respirar, latidos cardiacos, digestión etc. Actua sobre la musculatura lisa y el musculo cardiaco y las glandulas.
Esta formado por nervios motores craneales y raquideos y por ganglios vegetativos El SNP autonomo se subdivide en otros 2, llamados Simpatico y Parasimpatico
El Simpatico: los ganglios cerca de la medula con lo que las fibras preganglionares son cortas y las postganglionares largas. Las fibras nerviosas salen de las porciones cervicales, dorsal y lumbar de la medula espinal.
Está preparado para la acción, por lo que aumenta el latido cardiaco, dilata las pupilas todo ello acompañado de gasto energetico
El Parasimpatico: los ganglios están alejados de la medula y por tanto proximos al organo efector, induce al organismo a la relajación y contribuye al ahorro energetico.
4.3. Funcionamiento del Sistema Nervioso
Al SNC llega la información de los receptores, se procesa y se trasmite una respuesta a los efectores.
La respuesta puede estar controlada voluntariamente o no, así que hay actos voluntarios y actos involuntarios o reflejos
- Los Actos Voluntarios:
Se realizan de manera consciente y están controlados voluntariamente. Participan los centros superiores.
a- captacion del estimulo: lo realiza un receptor y atraves de los nervios sensitivos llegan a las astas posteriores de la medula y de aquí al bulbo raquideo
b- Desde el bulbo raquideo a la corteza: lllega atraves de redes sinapticas al hemisferio del lado opuesto del receptor, en la corteza se integra y elabora la respuesta
c- De la corteza al efector: a través de los nervios motores llega al efector donde se ejecuta la respuesta
- Los actos involuntarios o reflejos:
Son involuntarios, automaticos, no intervienen los centros superiores del cerebro. Un pinchazo, una quemadura, provoca una respuesta rapida del musculo sin que intervenga la voluntad.
Los actos reflejos pueden ser: monosinapticos y polisinapticos
Los monosinapticos: aqui solo existe una neurona sensitiva que transmite el impulso del receptor, generando una sinapsis a nivel medular con una neurona motora que lleva la respuesta al efector.
Los polisinapticos: Los mas frecuentes. Aqui entre la neurona sensitiva y la motora hay interneuronas o neuronas de asociación y por ntanto varias sinapsis.
5. La respuesta y los efectores
El S. N. Coordina tanto respuestas motoras como glandulares. 5.1. La respuesta motora
Los organos efectores son los musculos que al contraerse producen el movimiento de organos internos o de los huesos, provocando el desplazamiento.
- Tipos de esqueletos
Hay 3 tipos: hidraulicos, exoesqueletos y endoesqueletos El esqueleto hidraulico
Lo tienen la mayoria de los cnidarios, platelmintos, nematodos y anelidos. Esta formado por un liquido que se mantiene bajo presión en la cavidad corporal elastica. Las paredes de la cavidad tienen musculos y al contraerse varian el volumen de la cavidad y asi pueden cambiar de forma
El exoesqueleto
En artropodos, moluscos y equinodermos. Se forma a partir de la epidermis y consta de una cubierta dura de Co2Ca o quitina. Los animales de movimientos lentos el
exosqueleto es grueso y en los de locomoción rapida es rigido y ligero y con articulaciones.
El endoesqueleto
Estos sostienen a la musculatura y demas organos.. En esponjas, esta formado por piezas sueltas le mantiene la forma y permite el movimiento.
En vertebrados, esta formado por piezas de cartilago, hueso o combinación de ambos. Se unen entre ellos por articulaciones que permite el movimiento.
El esqueleto interno tipico de vertebrados tien dos partes: El esqueleto axial que lo forma el craneo, columna y caja toracica y el esqueleto apendicular formado por las cinturas escapular y pelviana con las extremidades.
El sistema muscular.
Los musculos esqueleticos estan implicados en la locomoción y se unen al esqueleto por los tendones. Los musculos estan formados por fibras que se contraen debido a la actina y miosina que son dos proteinas contractiles.
La contracción de la fibra se produce al llegar a ella un impulso nervioso a traves de la neurona motora, esta unión se llama placa motora.
5.2. La respuesta glandular
El organo efector aqui es una glandula, recibe del encefalo la orden de secretar una sustancia quimica.
6. El Sistema de Coordinación Hormonal 6.1. Las hormonas y sus tipos
En endocrino controla y regula las respuestas mediante sustancias quimicas denominadas hormonas.
Las hormonas son sustancias quimicas segregadas por glandulas o por neuronas (celulas neurosecretoras), la sangre las llevará por el organismo para actuar sobre receptores especificos, llamadas celulas blanco o diana, que inducirán una respuesta acorde al tipo o cantidad de hormona.
- Las feromonas
Son sustancias quimicas que expulsan al medio ciertas glandulas exocrinas. Actuan sobre individuos de la misma especie, en mecanismos de comunicación entre ellos. Las funciones son
marcar territorios, permitir al macho localizar a la hembra para la reproducción e indicar el camino para encontrar el alimento en el caso de los insectos sociales. -Los tipos de hormonas
Según la composición quimica pueden ser:
• Hormonas esteroideas. Como las de la muda de insectos o progesterona de vertebrados
• Hormonas derivadas de los aa. Como la adrenalina
• Hormonas derivadas de los acidos grasos. La hormona juvenil de insectos • Hormonas proteicas. Como la insulina y glucagón.
6.2. Mecanismos de la acción hormonal
La secrección hormonal tiene una regulación por retroalimentación negativa, es decir, que la glandula que segrega la hormona recibe información sobre la cantidad de ésta presente en sangre o liquido intersticial.
Si sobrepasa los limites, se inhibe la secrección y si son bajos, se estimula la secrección.
Al llegar la hormona a la celula diana puede ocurrir 2 situaciones a.- Hormona Proteica
Es de gran tamaño y no atraviesa la membrana celular, así que hay receptores
especificos en la superficie. La unión de la hormona-receptor desencadena reacciones en el interior para producir los efectos
b.- Hormona Esteroidea
Estas son pequeñas y atraviesan la membrana, en el citoplasma se une a proteinas receptoras especificas y pasan al nucleo donde producen la respuesta
6.3. Sistema Hormonal de Invertebrados
Son fundamentalmente neurohormonas.
En Platelmintos y Anelidos funcionan en la regeneración En Artropodos, en la muda y en la metamorfosis
La muda la controla la ecdisona y en la metamorfosis hay 2 hormonas la ecdisona que favorece la muda y el cambio a adulto y la hormona juvenil que impide el paso rapido desde el estado larvario al adulto
En Moluscos, como en pulpos y cangrejos, la pigmentación y los cambios de color para ser cripticos se hallan bajo contro hormonal.
6.4. Sistema Hormonal en Vertebrados - El Sistema Hipotalamo-Hipofisis
Es el centro rector de todo el sistema endocrino, se le puede considerar un sistema neuroendocrino dado su estrecha relación con el nervioso.
El Hipotalamo segrega hormonas liberadoras que van a la Hipofisis regulando a ésta y son la oxitocina y la Hormona Antidiuretica ( ADH ) o Vasopresina se va a
almacenar en el lobulo posterior de la hipofisis llamada Neurohipofisis, la hipofisis controla a otras glandulas como es el pancreas o la tiroides.
Las glandulas humanas y sus hormonas
- La Hipofisis situada en la base del hipotalamo y tiene 2 regiones :
• Adenohipofosis o hipofisis anterior: Segrega la hormona del crecimiento y hormonas estimulantes de otras glandulas como tiroides, ovarios, testiculo, glandulas mamarias y corteza suprarrenal.
Puede haber un lobulo intermedio que segrega la hormona melanocito-estimulante, que interviene en la sintesis de melanina.
• Neurohipofisis o hipofisis posterior: almacen de oxitocina que estimula la contraccion de la musculatura del utero y salida de leche de las glandulas mamarias y la vasopresina que estimula la reabsorción de agua de los riñones
- La Tiroides: segrega Tiroxina y Triyodotironina que estimulan el metabolismo; esencial para el crecimiento y desarrollo normal y la Calcitonina que impide la liberación de calcio de los huesos
- La Paratiroides: Parathormona que estimula la liberacion de calcio de los huesos y reabsorcion en riñones, mejora la absorción de calcio en el intestino
- El Timo: se atrofia pronto con la edad, pero fabrica linfocitos en edad temprana. - El Pancreas: Insulina que favorece la absorción de la glucosa por las celulas y Glucagon que estimula la formacion de azucar a partir del glucogeno hepatico - Las Capsulas Suprarrenales: Cortisona interviene en el metabolisco glucidico y Adrenalina y Noradrenalina para situaciones de estres
- Las Gonadas: Androgenos(Testosterona) en testiculos y Estrogenos y Progesterona en ovarios
- La Glandula Pineal: Melatonina que interviene en los ciclos dia-noche y en la maduracion de los organos sexuales.
6.5. Aplicaciones de las hormonas
Las hormonas sinteticas como las naturales en la producción ganadera permite el aumento de la producción lactea y mejora carnica.
- Aumento de la producción lactea y carnica
• Para aumentar la produccion lactea se inyecta tiroxina y oxitocina
• Para aumentar la produccion de carne se administra hormona del crecimiento y sexuales que favorecen la sintesis proteica.
-Mejoras en la producción
La progesterona y otros gestagenos se usan para suprimir el ciclo reproductor de las hembras con el fin de que les llegue el celo en la misma epoca y puedan inseminarlas a todas a la vez. Asi se abaratan los costes.
-Regulación del empleo de hormonas
Esta controlado por la legislación europea, el uso de hormonas para el crecimiento esta prohibido por la UE desde 1988, pero en EEUU, Canada siguen utilizandolas. -La ganaderia ecologica
Tiene como objeto ofrecer a los consumidores alimentos de origen animal de gran calidad y para ello respetan dos principios basicos, conservar el medio y evitar el uso de hormonas artificiales.
