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TEMA 1. INTRODUCCION A LA FISIOLOGIA
Fisiología: ciencia que trata las funciones del ser vivo y de todas sus partes.
El término fisiología se remonta a la época de Aristóteles.
Fisiólogos importantes
Tipos de fisiologías
La fisiología tiene relación con otras ciencias. Engloba casi todos los niveles de organización celular. Basa su estudio en datos y conocimientos de ciencias afines y en la experimentación y el método científico.
Divisiones de la fisiología
Physis + logos = naturaleza + conocimiento
Fernel: disciplina científica que estudia el funcionamientode los seres vivos. FISIOLOGÍA
Bernard: conocimiento de las causas de los fenómenos de la vida en estado normal. Cannon: homeostasis
Animal: estudio del animal y su funcionamiento. Especial: estudio de las especies. Humana: estudio de las funciones del ser humano
Tipo de organismo: animal, vegetal y humano Niveles de organización estructural: celular y molecular Función específica o sistemática: respiración, cardiovascular y neurofisiológica
PRINCIPIO DE COMPLEMENTARIEDAD ¡IMPORTANTE! : cada estructura
corporal es diseñada para una función específica. La función misma modifica a lo largo del tiempo la anatomía real del organismo.
Organización funcional del ser humano: NIVELES
Funciones
Procesos vitales
Cuadro de los sistemas del cuerpo, los órganos que los componen y sus funciones:
SISTEMA ÓRGANOS FUNCIONES Glándulas endocrinas y exocrinas
Control del crecimiento Desarrollo
Epitelial Conjuntivo Muscular Nervioso
Químico Celular Hístico Orgánico Sistemático Organismo
Protección externa Soporte Comunicación Respiración y mantenimiento corporal Reproducción y desarrollo Transporte y defensa
Metabolismo: degradación y síntesis Reactividad/irritabilidad: detectar y responder a cambios ambientales Movimiento Crecimiento: aumento de talla Diferenciación: especialización Reproducción: formación de células o crecimiento de células
Circulatorio
Corazón Vasos sanguíneos Sangre
Transportar Regular el cuerpo Defender
Inmunológico
Timo Bazo Amígdalas
Defensa
Muscular Músculos Movimiento Soporte
Óseo
Huesos Soporte Estructura Protección Hematopoyesis Medio interno (C. Bernard): ambiente de las células. El medio interno permanece estable aunque cambie el medio externo. La composición química exacta y constante del medio interno debe mantenerse dentro de ‘’limites normales’’ Concepto de homeostasis (W. Cannon): estado de equilibrio que guarda el ambiente corporal interno debido a la interacción entre todos los procesos reguladores del cuerpo. Es el mantenimiento de variables físico-químicas relativamente constantes a pesar de cambios en el ambiente exterior. Es una condición dinámica y cambiante del medio.
Condiciones o variables
Fluidos corporales
Regulación del volumen y composición química de los fluidos corporales Regulación de la temperatura corporal Defensa frente a la entrada de agentes patógenos
Intracelular: 65%
Extracelular: 35%
Intersticial: 28% Extravascular: 7%
Respiración celular
Hídrico: ganancias = pérdidas Excreción/metabólico: dióxido de C + compuestos N Regulación de iones y compuestos químicos: glucosa, Na+, K+
Degradación de proteínas
Factores de regulación
Hipotálamo
Respuesta inmune
Mecanismos de control homeostático: Sistemas de retroalimentación: ciclo de sucesos por los que se evalúa, cambia, etc el estado corporal.
- Sistema nervioso: impulsos nerviosos Cambio encéfalo orden
- Sistema endocrino: hormonas
Sistemas de control homeostático:
Componentes
Tipos de retroalimentación
Ejemplo de retroalimentación:
Dilatación de vasos sanguíneos: pérdida de calor sudar Contracción de vasos sanguíneos: perdida de calor tiritar
Específica: sistema inmune
Inespecífica
Barreras anatómicas Respuesta inflamatoria Microflora bacteriana
Receptor Centro integrador Efector
Órgano sobre el que se ejecuta una respuesta con la que se pretende contrarrestar un cambio y volver la variable a los límites tolerables
Positiva: mejora o intensifica la respuesta al estimulo Negativa: invierte el estímulo. Intenta a través de ejecuciones corporales que los valores de una variable se regulen
El musculo esquelético
Partes del tejido conjuntivo
Tejido muscular: Formado por fibras mesodérmicas, MIOBLASTOS, son multinucleadas y en ellas no hay división celular. Tienen forma fusiforme de 1-100 mm x 10-100 A 6 6 1m.
Conceptos relacionados con el tejido muscular:
Representa el 40% del peso corporal Responsable de la posición y movimiento del esqueleto Esta unido a huesos y tendones Histología diversa
Origen: unión muscular al hueso más estacionario Inserción: unión al hueso más móvil Vientre: tejido muscular Grupos musculares
Muscular Conjuntivo Nervioso Adiposo Sanguíneo
Tejido
Morfología
Qué define a un musculo
Endomisio: membrana del tejido conjuntivo Premisio: membrana que rodea los fascículos Epimisio: tejido que rodea un conjunto de fascículos Tendones: punto de unión de huesos Fascia: tejido conjuntivo que rodea al epimisio y al tendón
SARCOLEMA: membrana plasmática de la fibra, tiene características distintivas como los túbulos T.
TUBULOS T: Invaginaciones de la membrana plasmática perpendiculares a la disposición longitudinal de la misma que la atraviesa de lado a lado.
Cuando el retículo sarcoplásmico en su distribución por toda la fibra muscular se encuentra con un túbulo T, obtiene una barrera que no le permite seguir desplazándose generando un engrosamiento que se llama CISTERNA TERMINAL. Después aparece la triada.
Cada miofibrilla presente en el sarcoplasma presenta a su vez una combinación de unos elementos estructurales denominaos MIOFILAMENTOS.
Distinguimos dos tipos
SARCOPLASMA: citoplasma de la fibra muscular en cuyo interior podemos encontrar gran cantidad de mioglobina.
MIOFIBRILLAS: varillas proteicas que recorren de punta a punta la fibra muscular y que se forman por la combinación de proteínas estructurales.
RETICULO SARCOPLASMICO: retículo endoplasmático especifico de estas células que se encuentra muy desarrollado en forma de una red membranosa que envuelve todas las miofibrillas.
TRIADA: conjunto de túbulos T y dos cisternas terminales que se disponen a cada lado del retículo sarcoplásmico. La triada es la estructura clave para el mecanismo de contracción celular.
Finos: compuestos por tres tipos de proteínas como son la actina , la miosina y la tropomiosina. Gruesos: compuestos por miosina
ACTINA: proteína globular que forma cadenas que se enlazan en una doble hebra. Presenta una alta afinidad por la miosina a la que se une por un punto llamado centro activo.
SARCÓMERO: unidad básica de contracción que se genera por la superposición de losMIOFILAMENTOS: conjuntos proteicos miofilamentos finos y gruesos constituyendo una unidad que se repite a lo largo de la miofibrilla en un numero variable de veces que dependerá de la longitud característica que presente esta, es decir, miofibrillas muy largas tendrán alto número de sarcómeros, mientras que las miofibrillas cortas reducirán el numero
MIOSINA: proteína motora que se puede presentar de varias formas, lo que genera distintas velocidades de contracción muscular. Forma cadenas proteicas que se disponen a través de largas colas en cuyo extremo aparecen las cabezas cruzadas o puntos de interacción con la actina.
TROPONINA: proteína que presenta una alta afinidad por el calcio y que controla la posición de la tropomiosina.
TROPOMIOSINA: polímero proteico de morfología alargada que bloquea los centros activos de la actina.
Composición de un sarcómero
La parte central del sarcomero está constituido por los miofilamentos finos.
Tomando como referencia los miofilamentos gruesos centrales y los finos laterales, un sarcómero abarca de disco Z a disco Z.
Un sarcomero está compuesto por
Mecanismo de contracción muscular: Proceso que nos permite crear fuerza para mover o resistir una carga. Tensión muscular fuerza creada por el musculo que se contrae.
Contracción: se crea tensión gasto de ATP
- Relajación: libera la tensión creada
Mecanismo y etapas:
Miofilamentos gruesos Titina Miofilamentos finos Nebulina
LINEA M: zona media de los miofilamentos gruesosBANDA A: zona de miofilamentos gruesos en suDISCO Z: zona media de los filamentos finos.LINEA M: parte central de los miofilamentos gruesos.DISCO Z: parte central de los miofilamentos finos. totalidad
BANDA H: zona central de la banda A, compuesta por filamentos gruesos
Son posibles BANDA I: zona exclusiva de miofilamentos finos. gracias a las fibras musculares
Una contracción muscular viene desencadenada por un impulso nervioso, motor y somático, que a través de una neurona motora llega a las fibras musculares a través de una unión neuromuscular. Esta unión neuromuscular posibilita que, unos compuestos químicos llamados neurotransmisores, difundan desde la terminación nerviosa al sarcolema de la fibra muscular donde se localizan unos receptores de membrana proteicos con los que van a interaccionar estos neurotransmisores, iniciando o disparando el mecanismo de contracción. Este mecanismo de contracción se describe a partir de 3 etapas que son:
- Excitación del sarcolema
- Contracción del sarcolema
- (^) Relajación EXCITACIÓN DEL SARCOLEMA: Corresponde al tiempo durante el cual, por efecto de la unión entre neurotransmisores y receptores proteicos del sarcolema, se produce una despolarización del sarcolema, es decir, el interior de la célula se vuelve con carga positiva con respecto al exterior con carga negativa y a partir de un origen va despolarizando toda la longitud de la fibra. Según el trayecto longitudinal de la fibra, esta despolarización va a llegar a los túbulos T, que forman las triadas al tener adyacentes a cada lado unos sacos o cisternas del retículo sarcoplasmico que están cargados de Ca +2. En este punto comienza la fase de contracción. CONTRACCION DEL SARCOLEMA: El contenido en las cisternas de las triadas por efecto de la despolarización es bombeado al sarcoplasma entrando en íntimo contacto con los miofilamentos que componen las miofibrillas. El Ca tiene una altísima afinidad química por la troponina, con lo cual cuando los niveles de calcio sarcoplásmico van aumentando, se van generando unos complejos troponina-Ca que desestabilizan por completo la organización de los miofilamentos finos, de manera que a medida que van aumentando los complejos Ca-troponina quedan libres los centros de unión entre la actina y la miosina. La actina y la miosina también presentan una altísima afinidad química que en esta situación provoca que se unan, es decir, que interaccionen las cabezas cruzadas de miosina con los centros activos de la actina de los miofilamentos finos y gruesos que se superponen en un sarcomero. Esta interacción desencadena que se produzca un acortamiento del sarcómero en dirección a la línea M del mismo por ambos extremos del sarcomero, lo que ha justificado una teoría vigente a día de hoy llamada Teoría del miofilamento deslizante.
La energía necesaria para este proceso se obtiene del ATP que modifica la posición de la cabeza cruzada de miosina y posibilita que se una a otra actina continuando así el desplazamiento. RELAJACIÓN:
TEORIA DEL MIOFILAMENTO DESLIZANTE: ¡IMPORTANTE!
postula que la contracción del sarcómero se genera cuando los miofilamentos finos se deslizan sobre los gruesos en dirección a la línea M.
estas fibras cuya proporción variará en base a donde se encuentre localizado y cual sea su función.
Tipos
FIBRAS LENTAS O ROJAS:
Se llaman así porque presentan alta concentración de mioglobina que es una proteína exclusiva de las fibras musculares, almacena oxígeno y tiene un color rojo característico. También presentan más mitocondrias que el resto de fibras y también un tipo de miosina que mueve su cabeza cruzada de manera lenta, lo que posibilita que al tener tantas mitocondrias y tanta mioglobina se genera ATP a un ritmo que evite la fatiga muscular, lo que hace a estas fibras especialmente aptas para músculos posturales que están contraídos durante largos periodos de tiempo sin fatigarse. FIBRAS BLANCAS O RAPIDAS: Son aquellas que tienen poca mioglobina, menos mitocondrias que las rojas y un tipo de miosina que mueve o desplace la cabeza de manera más rápida y ágil. Además estas fibras presentan un sistema de túbulos T y retículo sarcoplasmico que liberan de manera más rápida y eficaz, lo que posibilita en su conjunto que la velocidad de contracción sea más rápida pero menos prolongada en el tiempo, lo que hace que sean abundantes en todos los músculos que generan movimientos rápidos y precisos como por ejemplo la musculatura de la mano. FIBRAS INTERMEDIAS: Reciben ese nombre ya que presentan características intermedias a las dos anteriores estando presentes en todos los músculos que proporcionan apoyo postural.
Tensión muscular y metabolismo: Regulación de la tensión muscular: Cada fibra es independiente de todas las demás aunque actúa como parte del gran grupo de fibras que compone el órgano muscular. Estimulo umbral: es el nivel máximo de estimulación necesaria para que una fibra se contraiga. Unidad motora: es una neurona motora + fibras musculares que inerva.
Lentas o rojas Blancas o rápidas Intermedias
PRINCIPIO DE TODO O NADA: las fibras cuando están IMPORTANTE!!
estimuladas se contraen con toda la fuerza que permite las condiciones del medio o no se contraen nada.
Unidades motoras: Motoneurona: neurona que inerva pocas fibras musculares (más precisos serían los movimientos que ese musculo puede realizar).
Tipos de contracción
CONTRACCION ESPASMÓDICA:
Representa la respuesta que tiene una fibra muscular cuando sobre ella llega un impulso nervioso y se representa a través de una gráfica en la que en abscisas refleja el tiempo y en ordenadas refleja la tensión o acortamiento muscular. El músculo empieza a contraerse una fracción de segundo después de su estimulación. Éste aumenta su tensión hasta el máximo para volver a su estado de reposo. En una contracción espasmódica hay 3 etapas:
- Fase de latencia: no hay acortamiento y equivale a la etapa de excitación muscular en la que el sarcolema se despolariza ante la llegada de un impulso nervioso motor.
- Fase de contracción: de manera progresiva va aumentando la tensión muscular por acortamiento del sarcomero ya que los niveles de Ca van aumentando en el sarcoplasma posibilitando la interacción actina-miosina.
- Fase de relajación: corresponde a la etapa de relajación en la que los niveles de Ca van bajando por bombeo activo. Estas 3 etapas medidas en el tiempo ocupan como máximo 0,1s
TREPPE:
Representa el aumento gradual, en forma de escalera, del calor de tensión o acortamiento espasmódico que se produce cuando sobre una fibra muscular se aplican varios impulsos sucesivos. En este sentido el nivel de acortamiento va aumentando hasta llegar a un valor máximo, donde se mantiene constante y no se puede aumentar más, lo que justifica el principio de calentamiento, es decir, que la fibra muscular ha alcanzado las condiciones más óptimas para lograr el nivel máximo de acortamiento. TÉTANOS: Se denomina con este término cuando las contracciones espasmódicas de una fibra muscular se mantienen siempre en estado de contracción debido a la llegada de impulsos nervioso en unos intervalos de tiempo en los que no da tiempo a la fibra a relajarse y por ello se mantiene en la fase de contracción. El tétanos puede ser completo cuando no hay nada de relajación e incompleto cuando hay una pequeña relajación, en cualquier caso esta situación nos permite mantener contracciones sostenidas en músculos de manera continua.
Contracción espasmódica Treppe Tétanos
Musculo liso:
Características
Clasificación
Histología
Tipos según la función
Relajación
Tiene como función el mantenimiento de la homeostasis Se localiza en las paredes de los órganos y tubos para facilitar el movimiento de sustancia Bajo requerimiento de energía Contracciones más prolongadas Baja tasa de consumo de oxigeno
Vascular: paredes de vasos sanguíneos Gastrointestinal: paredes de tubos digestivos Urinario: paredes de vejiga y uréter Respiratorio: vías aéreas Reproductor: útero Ocular: iris y cuerpo ciliar
Células fusiformes Disposición en haces diagonales Filamentos de actina No tienen sarcomero Los filamentos finos no tienen troponina No poseen túbulos T Presenta una cadena liviana de miosina
Liso unitario: una capa de células característico de los vasos sanguíneos, tubo digestivo, etc. Se genera una contracción. La cantidad de Ca determina la fuerza de la contracción. Las células están unidas. Liso múltiple: tienen contracciones independientes. Aumento de la fuerza de contracción aumento de fibras. Las células son independientes.
Ca+2^ –ATPasa bombea al retículo sarcoplasmico.
Regulación de la contracción
Musculo cardiaco:
Características
Contracción: va desde el sarcolema a los túbulos T y hasta los canales de Ca 2+ Relajación: mismo mecanismo que el musculo liso
Motoneuronas autónomas sin placa terminal. Niveles de calcio procedentes del retículo sarcoplasmico y del medio extracelular
Células estriadas Tubulos T ramificados y mayores Retículo sarcoplasmicos menos Aporte de Ca
