FISIOLOGÍA GENERAL
Profesor: TITO VEGA RESTREPO
1. ENCUADRE
PEDAGÓGICO:
2. Introducción a
la fisiología general.
• Competencias que desarrolla
• DE COMPRENSIÓN: conocer los conceptos básicos del funcionamiento
normal del organismo humano .
• DE COMUNICACIÓN:
• capacidad de transcripción.
• interpretar la literatura científica-
• adaptabilidad, trabajo en equipo, relación
con su entorno (paciente, jefes clínicos y administrativos, compañeros del
trabajo y familiares del paciente)
El desarrollo de la fisiología estuvo estrechamente
relacionado al de la anatomía.
Según J.W. Goethe (s. XVIII):
"la
función es la forma en acción".... En el periodo de Goethe, la fisiología
comenzó a explorar la función de los órganos, pero la experimentación fue
meramente descriptiva.
Theophrastus Bombastrus Paracelsus (1493-1541) fue
probablemente el fundador de esta rama de la alquimia y fisiología, que más
tarde dio lugar a la química fisiológica.
El término fisiología, con el sentido actual, fue empleado
por Jean Fernel en el Siglo XVI que la definió en su obra cumbre como "
la naturaleza del hombre sano, de todas sus fuerzas y de todas sus funciones
".
La conocida frase de Claude Bernard "la fijeza del
medio interno es la condición de la vida libre " una de las
generalizaciones mas importantes hechas por un biólogo.
El concepto de la constancia del medio interno ha
sido uno de los fenómenos fundamentales en el desarrollo de la investigación
fisiológica.
Walter Cannon (1871-1945), premio Nobel, continuó la
hipótesis de Bernard,
la estabilidad relativa de la composición de los
fluidos corporales ,
la relativa constancia del funcionamiento dentro de
las células, tejidos y órganos.
Cannon, acuñó el término de homeostasis para
referirse a la suma total de esta constancia interna.
HUGO LAVERDE TORO (1936-1980) AFIRMA QUE LO QUE REALMENTE
COME EL SER VIVO, SON ELECTRONES.
SE INFIERE QUE LA FISIOLOGÍA GARANTIZA EL TRANSPORTE
ORGANIZADO Y AUTÓNOMO DE ELECTRONES PARA
EL CUMPLIMIENTO DE MÚLTIPLES FUNCIONES VITALES, SUSTRATO MATERIAL DE LA
VIDA: LA ENERGÍA BIOLÓGICA:
MOLÉCULAS MUY REACTIVAS: ATP, FOSFATOS, ÁCIDOS, ÁLCALIS.
MOLÉCULAS POCO REACTIVAS:
AGUA, PROTEÍNAS.
¿Cómo se coordinan los distintos órganos y sistemas para
mantener una función adecuada del organismo en su totalidad?
Nuestros
cuerpos están dotados de una inmensa red de controles por retroalimentación, positiva
y negativa, que permiten los equilibrios necesarios sin los cuales no sería
posible la vida.
Regulador físico:
leyes físicas.
Químico.-
Elementos y moléculas.
Bioquímico:
Reacciones biológicas.
Celular: Unidad
funcional básica de la vida.
Tisular.-
Agrupaciones de células con una misma función.
Orgánico.-
Asociación de tejidos.
Sistemas.- Unión
de órganos.
Organismo integral.
Unidad
biopsíquico-social.
• Sistemas
de regulación físicos
• Gravedad:
crecimiento, tamaño y forma corporal, control del Calcio. Efectos de la ingravidez
– Anomalía
en diferenciación y crecimiento celular.
– Lentificación
del tránsito intestinal.
– Trastorno
del control de líquidos.
– Anemia.
– Hipotrofia
muscular.
– Osteoporosis.
– Artrosis.
– Cinetosis.
– Alteraciones
del sueño.
– Hipotensión
arterial.
– Cardiomegalia.
– Diversas
alteraciones psíquicas (depresión).
Capilaridad: nutrición y recambio de gases a nivel celular (100
billones de células).
Temperatura: adaptación metabólica a la temperatura
ambiental. Hipotermia: lentificación metabólica
Presión atmosférica (barométrica): difusión de los
gases respiratorios.
Evaporación: pérdida térmica. Fenómeno de superficie:
área, temperatura, humedad relativa, presión barométrica.
Tensión superficial, efecto surfactante del líquido
intraalveolar pulmonar.
Humedad ambiental: higroscopía. Efecto sobre la
sudoración.
Luminosidad: control hormonal del ciclo circadiano;
receptores fotosensibles, síntesis de vitaminas.
• Difusión
pasiva: transporte pasivo a través de una membrana semipermeable, la
energía de la difusión procede del movimiento cinético normal de la materia
(efecto Gibbs-Donnan). (≠ movimiento browniano)
AGUA
Hasta el siglo XVIII se creyó que el agua era un
elemento. Henry Cavendish descubrió en 1781 que el agua es una sustancia
compuesta. Lavoisier propuso que el agua está formada por
oxígeno y por hidrógeno, siendo su formula H2O.
Bloquea
ligeramente la radiación solar UV fuerte.
El oxígeno tiene una electronegatividad
superior a la del hidrógeno,
el agua es una molécula
polar. El oxígeno tiene una ligera carga negativa, mientras que los átomos
de hidrógenos tienen una carga ligeramente positiva del que resulta un fuerte momento dipolar
eléctrico
El agua tiene el
segundo índice más alto de capacidad calorífica
específica —sólo por detrás del amoníaco— así como una
elevada entalpía (magnitud termodinámica) de vaporización
(40.65 kJ mol-1); ambos factores se deben al enlace de hidrógeno
entre moléculas. Estas dos inusuales propiedades son las que hacen que el agua
"modere" las temperaturas terrestres, reconduciendo grandes
variaciones de energía.
-Solvente universal.
-Control térmico.
-Tres estados físicos.
-Baja conductividad eléctrica.
-Baja reactividad química.
-Estabilidad química.
-Tensión superficial.
-Mayor capilaridad.
-Incolora.
-Inodora.
-Presión osmótica.
-Incompresible.
-Abundante.
-Densidad estable.
-No es inflamable.
-Solvente universal.
-Control térmico.
-Tres estados físicos.
-Baja conductividad eléctrica.
-Baja reactividad química.
-Estabilidad química.
-Tensión superficial.
-Mayor capilaridad.
-Incolora.
-Inodora.
-Presión osmótica.
-Incompresible.
-Abundante.
-Densidad estable.
-No es inflamable.
difusión
Si la partícula está en alta concentración, es mayor el
número de partículas que se mueven hacia las zonas de menor concentración
GRADIENTE DE CONCENTRACIÓN O QUÍMICO
• ÓSMOSIS:
paso de agua a través de una membrana semipermeable por efecto del diferencial
de concentración de solutos (CELULOSA)
OSMOLARIDAD:
Concentración de un soluto en un litro.
OSMOLALIDAD:
Concentración de un soluto en un kilo de agua.
Ósmosis: difusión neta de agua a través de una
membrana semipermeable por efecto del diferencial de concentración de solutos (CELULOSA)
La presión oncótica o coloidosmótica es la ejercida por las
proteínas
• Sistemas
de regulación biológico:
• Regulación
respiratoria: control de la concentración de O2 y CO2:
– Curva
de disociación de la HEMOGLOBINA.
– Centro
del control respiratorio hipotalámico. (Neumotáxico-apnéusico).
– Regulación
de la tensión arterial.
– Baroceptores.
– Centro
vasomotor.
– Control
renal.
• Regulación
Neurológica:
– Somática
– Autonómica.
• Regulación
Hormonal
• AUTOMATISMO
FISIOLÓGICO.
La fisiología se desarrolla alrededor de diversos fenómenos
físicos, sin los cuales no es posible su existencia.
COMPOSICIÓN CORPORAL:
18% = proteínas
7% = minerales
15% = grasas
60% = agua
Secuencias
como AAATTCGG..., ATTTCCCG..., AATCGGGG..., etc.,
son
ejemplos de “códigos genéticos”.
El 99%
del peso celular corresponde a los elementos Carbono (C), Hidrógeno (H),
Nitrógeno (N), Oxígeno (O), Fósforo (P) y Azufre (S).
29 de
estos elementos son constantes en todas las especies del reino animal.
Trece
metaloides, a saber: Hidrógeno (H), Boro (B), Carbono (C), Nitrógeno (N),
Oxígeno (O), Flúor (F), Silicio (Si), Fósforo (P), Azufre (S), Cloro (Cl),
Arsénico (As), Bromo (Br) y Yodo (I).
Dieciséis metales: Sodio (Na), Magnesio
(Mg), Aluminio (Al), Potasio (K), Calcio (Ca), Vanadio (V), Manganeso (Mn),
Hierro (Fe), Cobalto (Co), Níquel (Ni), Cobre (Cu), Zinc (Zn), Molibdeno (Mo),
Estaño (Sn), Tungsteno (W) y Plomo (Pb).
El ADN está entre las primeras macromoléculas que se
formaron. (Biología de Villee; Interamericana McGraw Hill; 1996).
El origen de la vida animal empezaría por crear el
microambiente intracelular diferente al marino, donde la célula desplaza al
Sodio+,
el catión emperador de los mares, cambiándolo por el Potasio+, el catión
emperador de la célula
Teoría biológica moderna
TVR
• El
principal y más antiguo fenómeno fisiológico consiste en mantener la diferencia
de concentración del sodio (Na) y del Potasio (K) a lado y lado de una membrana,
mediante un poderoso sistema de polarización de fuerzas electroquímicas, dando origen al Líquido Intracelular (LIC)
diferente al extracelular LEC, nuevo espacio que permitió desatar todos los
procesos vitales en el interior de la célula y su correlación con el entorno.
•
GAMBLEGRAMA
Gamble; J,R; Harvard University; 1954
Gamble; J,R; Harvard University; 1954
COMPONENTES DE LA CÉLULA
AGUA: 70-85%
IONES: (partícula electrocargada): potasio, magnesio,
fosfato, sulfato, bicarbonato. En menor cantidad: sodio, cloruro, calcio.
PROTEÍNAS: 10-20%. Estructurales: filamentos de
polímeros. (colageno, elastina): contráctiles, microtúbulos, citoesqueleto,
cilios. Globulares: solubles. Enzimas.
COMPONENTES DE LA CÉLULA
LÍPIDOS: solubles e insolubles.
Fosfolípidos y colesterol (insolubles): membrana celular y barreras membranosas
intracelulares.
Triglicéridos (grasas neutras): reserva de energía.
Carbohidratos (hidratos de carbono): energéticas: glucógeno.
Glucosa (procedente de la sacarosa)
LA CÉLULA
Estructuras membranosas: compuestas de lípidos y proteínas:
barrera al agua
Membrana celular.
Membrana nuclear.
Retículo endoplasmático.
Membrana mitocondrial, lisosomas, aparapo de Golgi
Ribosomas:
Compuestos de ARN
Síntesis proteicas
Lisosomas:
Sistema digestivo intracelular. Enzimas hidrolíticas.
Peroxisomas: Oxidan tóxicos.
Vesículas secretoras: secreción hormonal y otras
sustancias
Mitocondrias: Centrales eléctricas: metabolismo
energético. ATP, NADP
Aparato de Golgi: Función secretoria.
Filamentos: proteínas contráctiles, actina.
Centríolos y husos mitóticos: de origen filamentario
y microtubular, asociados a la fase mitótica para progresión de cromosomas.
NÚCLEO:
ADN
Cromosomas
Cromatina: asociada al
cromosoma X
Nucleolo: Reservorios de ARN que formarán el ARN
ribosómico.
EL IÓN IMPERANTE EN EL MEDIO MARINO DONDE SE ORIGINÓ LA
VIDA, ES EL SODIO:
EL PRIMER PASO FISIOLÓGICO DE LA MEMBRANA CONSISTE EN CONTROLAR
EL PASO DE SODIO AL INTERIOR DE LA CÉLULA.
TRANSPORTE A TRAVÉS DE LA MEMBRANA: paso de sustancias hasta
el nivel de saturación homeostásica.
A. AGUA: Ósmosis:
gradientes de concentración de
solutos (Na+, Proteínas, etc).
B: SOLUTOS:
I. PASIVO:
DIFUSIÓN SIMPLE : O2, CO2. Su velocidad:
1. directamente
proporcional
a la T° y a la diferencia de
concentración (gradiente de
concentración) , a la carga iónica
electro-negativa, a
la presión
hidrostática
2. inversamente
proporcional
a la masa, a la [Ca**] en LEC
DIFUSIÓN FACILITADA: Glucosa. + proteína
“POROS” DE DIFUSIÓN: moléculas de membrana.
LA MEMBRANA
Bicapa fosfolípídica
“Poros” protéicos
comportamiento líquido
LA RAZÓN PRINCIPAL DE LA COMPOSICIÓN LIPÍDICA DE LA MEMBRANA
CELULAR ES PARA CONSTITUIRSE EN UNA BARRERA DE CONTROL DEL AGUA.
¿POR QUÉ ES “DOBLE CAPA”?
PORQUE EL LEC (AGUA) FORMA LA SEMICAPA EXTERIOR Y EL LIC (AGUA),
FORMA LA SEMICAPA INTERIOR.
LA DISPOSICIÓN EN DOBLE CAPA LÍDICA ES DE NATURALEZA FÍSICA
PARA EL CONTROL DEL AGUA, FUERA Y DENTRO DE LA CÉLULA
LOS EXTREMOS HIDROFÍLICOS DEL FOSFOLÍPIDO SE ORIENTAN FÍSICAMENTE
HACIA EL AGUA.
LOS EXTREMOS HIDROFÓBICOS, MISCIBLES ENTRE SÍ, SE ORIENTAN FÍSICAMENTE
HACIA EL CENTRO DE LA MEMBRANA.
Proteínas de la membrana:
Integradas (Glucoproteínas. Glucocáliz)
poros
trasporte
Periféricas .
Receptoras enzimáticos
Doble Membrana nuclear ¿una dentro de la otra? (…”ONE INSIDE THE OTHER…”) FISIOLOGÍA,
GUYTON, 2006:
1. Extensión perinuclear del sistema tubular
2. Membrana propia nuclear.
CITOPLASMA
Retículo endoplasmático
Túbulos membranosos
Conectados a la doble membrana nuclear
Retículo rugoso
En relación con la
doble membrana nuclear
Movimiento ameboide o ciliar: traslado celular
(pseudópodos), quimiotaxis, reotaxis.
Exocitosis: Secreción y excreción (vacuolas y
terminales sinápticas).
Reacciones oxidativas
mitocondriales:
(liberación de energía) : Ciclo ATP à
ADP
SISTEMAS FUNCIONALES DE LA CÉLULA:
Endocitosis:
Fagocitosis y Pinocitosis.
Control ACTIVO (antiosmótico) del Na+ y K+
REQUERIMIENTOS BIOQUÍMICOS
• II.
ACTIVO: Contra-gradiente de
concentración (requiere energía : ATP) Transportadores.
SE CONSERVA EL POTENCIAL NEGATIVO DENTRO DE LA CÉLULA:
CÉLULA POLARIZADA
ORÍGEN DEL POTENCIAL
DE MEMBRANA
DE MEMBRANA
LA BOMBA DE Na+ K+ (transporte activo) produce mayor [Na+]
en el LEC y mayor [K+] en el LIC con potencial de -61mv (negativo al interior
de la célula) = POTENCIAL DE REPOSO
LA MEMBRANA ES 100 VECES MÁS PERMEABLE AL K+ QUE AL Na+,
LO QUE PERMITE EL ‘ESCAPE DE K’ AL LEC
à
POTENCIAL DE ACCIÓN DE LA MEMBRANA.
à
DE -90mv.
Propagación de la onda de despolarización en la fibra de conducción
PROPAGACIÓN
DEL POTENCIAL DE MEMBRANA
(período refractario absoluto y velocidad de conducción (células
de Schwan o mielina, nódulos de Ranvier: conducción saltatotria).
La principal función de la bomba de Na-K es el control del
VOLUMEN CELULAR (cantidad de agua del LIC)
• OTROS
IONES, ADEMÁS DEL Na+, K+,
• QUE REQUIEREN TRANSPORTE ACTIVO A TRAVÉS DE LA
MEMBRANA:
• Ca++,
• Fe++,
• H+,
• Cl-,
• I-,
• urato,
• glucosa,
• aminoácidos
EL CONTROL BIOQUÍMICO DEL TRANSPORTE ACTIVO DE IONES A
TRAVÉS DE LA MEMBRANA, ES LA SATURACIÓN:
QUE EXPRESA EL LIMITE DE LAS VELOCIDADES A LAS QUE SE PUEDEN PRODUCIR LAS REACCIONES
QUÍMICAS.
Composición química del
LEC y LIC
GAMBLEGRAMA
Gamble; J,R; Harvard University; 1954
