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Fisiologia general
Historia
- Aristóteles : pensador que da la base de la fisiología. Hablo del funcionamiento del cuerpo humano.
- Erasistrato : planteo las leyes de la fisiología
- Galeno : se baso en lo que hablo Aristóteles. Hizo disección en animales y dijo que los humanos eran iguales (4 estómagos).
- Harvey : aparece en el renacimiento y desmiente a Galeno.
- Renacimiento : todo se basaba en el cuerpo humano. La obesidad era sinónimo de salud, belleza y riqueza. Se inician las disecciones en humanos. Harvey describe como se obtiene la presión arterial al someter los vasos a una presión adecuada.
- Claude Bernard : padre de la fisiología moderna. Habla del medio interno que es la zona de la cual la célula se nutre, es decir, el LEC. Unidades Vivas del Cuerpo La unidad básica del cuerpo humano es la célula Cada tipo de célula esta adaptada para realizar 1 o más funciones específicas El cuerpo tiene alrededor de 100 billones de células Todas las células son diferentes, pero comparten características básicas:
- Oxigeno reacciona con CHO, lípidos y proteínas para liberar energía necesaria para mantener las funciones de la célula
- Mecanismos químicos que permiten cambiar los nutrientes en energía
- Todas las células liberan los productos de sus reacciones en los líquidos circundantes
- Capacidad de reproducirse (mitosis)
- Cuando se destruye un tipo de célula, el resto de las células del mismo tipo generan nuevas para poder remplazarla
Página 2 de 42 Composición del organismo 60% del cuerpo de un adulto es líquido, una solución acuosa de iones y otros líquidos Paciente de 70kg El líquido extracelular :
- Circula por el organismo
- Da sustento a la célula
- Viaja por los capilares
Página 4 de 42 Mecanismos homeostáticos
- Transporte de LEC : hay 2 mecanismos:
Circulación sistémica : movimiento de la sangre por el cuerpo a través de los vasos
sanguíneos. LEC esta relacionado a la circulación sistémica debido a que gracias a ella logramos que los nutrientes y fármacos lleguen al órgano que lo necesita por medio de receptores.
Circulación capilar : microcirculación.
arteria → arteriola → capilar arterial → lecho capilar → capilar venoso → vénula → vena Lecho capilar → liquido intersticial → capilar linfático (linfa). capilar arterial + lecho capilar + capilar venoso: filtración y absorción (se pierden nutrientes en el proceso). Ecuación de Starling Presión hidrostática (PH): fuerza que ejerce un liquido sobre lo que lo contiene, es decir, fuerza que ejerce la sangre sobre el vaso sanguíneo. Presión osmótica (PO): donde esta elevado la concentración de proteínas plasmáticas. Capilar Arterial PH ↑ PO ↓ Capilar Venoso PH ↓ PO ↑ ≠ 0.28 líquido intersticial → capilar linfático (linfa)
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- Origen de los nutrientes :
Aparato respiratorio : la sangre fluye por los pulmones y capta oxígeno a través
de los alveolos y este oxígeno es utilizado por las células. Membrana alveolar : tiene un grosor de 0.4 a 2 mm. La membrana alveolar separa a los alveolos de la luz del capilar pulmonar y a través de ella difunde el oxígeno hacia la sangre.
Aparato digestivo : la sangre a traviesa el aparato digestivo y absorbe
nutrientes como los carbohidratos, ácidos grasos y aminoácidos desde los alimentos y los lleva al LEC. Hígado : encargado de cambiar la composición química de algunas sustancias absorbidas y convertirlas en formas más utilizables. Tejidos corporales, adipocitos, mucosa digestiva, riñones y glándulas endocrinas: modifican o almacenan sustancias absorbidas hasta que son necesitadas
Aparato locomotor : gracias a los músculos el organismo puede desplazarse
para obtener los alimentos necesarios para la nutrición.
- Eliminación de sustancias :
Pulmonar : Vía principal. Eliminación de dióxido de carbono. El dióxido de
carbono es el producto del metabolismo más abundante.
Renal: con el paso de la sangre a través de los riñones, se elimina del plasma la
mayoría de las sustancias que las células no necesitan como la urea , el ácido úrico , el exceso de iones y agua de los alimentos. * reabsorción y filtración *
Aparato digestivo: material digerido y algunos productos residuales del
metabolismo se eliminan por las heces.
Hígado: secreta residuos de fármacos y productos químicos ingeridos a las bilis
para que sean eliminados en las heces
- Sistemas de control :
Retroalimentación negativa : se llega a la estabilidad.
Ej. Un PA elevada va a generar una serie de reacciones que favorecen el descenso de la presión y viceversa. Presión arterial aumentada : barorreceptores envían señal al bulbo raquídeo y luego al centro de control vasomotor y se envía una respuesta simpática.
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- Sistema tirosin quinasa : utilizando en el metabolismo de proteínas y ácidos grasos. Relacionado con la proliferación celular, metabolismo y la supervivencia celular (envejecimiento).
Fisiologia de membrana
Características : Llamada membrana plasmática Elástica, fina y flexible Grosor: 7.5 a 10 nm Composición: 55% proteínas 25% fosfolípidos 13% colesterol 4% otros lípidos 3% carbohidratos Su estructura básica consiste en una bicapa lipídica La bicapa esta formada por 3 tipos principales de lípidos: Fosfolípidos ( + abundante ) Esfingolípidos Colesterol
Página 8 de 42 La barrera lipídica de la membrana es impermeable a sustancias hidrosolubles como la glucosa y la urea Sustancias como el oxígeno , dióxido de carbono y alcohol son liposolubles y pueden atravesar la bicapa lipídica El colesterol esta disuelto en la bicapa lipídica y determina el grado de permeabilidad ante los componentes hidrosolubles. También controla la fluidez de la membrana. Existen 2 tipos de proteínas de membrana: Proteínas integrales : atraviesan toda la membrana y tienen función de canal, transportador, receptor o enzima Los canales permiten el paso de moléculas de agua y de sustancias hidrosolubles Los transportadores pueden transportar sustancias en contra del gradiente *** las proteínas integrales son un medio de transmisión de información desde el entorno hacia el interior de la célula*** Proteínas periféricas : se unen a un solo lado de la membrana y no la atraviesan completamente. Funcionan como comunicación con otras células. Fosfolípido de membrana
Página 10 de 42 LEC que reacciona con los filamentos de proteína contráctil para proporcionar la fuerza necesaria para la separación de la vesicula de membrana.
Fagocitosis : se refiere a la ingestión de partículas grandes como bacterias,
células enteras o porciones de tejido degenerado. Solo algunas células tienen la capacidad de realizar fagocitosis, principalmente los macrófagos tisulares y algunos leucocitos sanguíneos. Opsonización : las bacterias están unidas al anticuerpo y el anticuerpo se une a los receptores de fagocitosis y arrastra con ella a la bacteria. Mecanismo de fagocitosis : La partícula se une a los receptores. Englobamiento : Se forma la vesícula fagocítica. (membrana abraza a la bacteria). Las fibrillas contráctiles rodean la vesicula y se contraen para empujarla al interior separándola de la membrana. Se forma el fagosoma (bacteria dentro de la célula). Los lisosomas se acercan a la bacteria y se forma el fagolisosoma. Cuando ya la batería esta destruida ocurre una lisis celular de la bacteria y se forma la vesicula digestiva. La vesicula digestiva sale por exocitosis. Necesitamos : macrófago + bacteria + lisosoma. La fagocitosis es importante en los procesos inflamatorios. Membrana celular Formada casi por completo por una bicapa lipídica, también contiene grandes números de moléculas proteicas insertadas en los lípidos. La bicapa NO es miscible con el LEC ni con el LIC Es una barrera para el paso de agua y sustancias hidrosolubles Algunas sustancias liposolubles pueden atravesar la membrana
Página 11 de 42 La porción proteica de la membrana se comporta de maneras distintas: Proteínas de transporte : interrumpen la continuidad de la membrana y forman una vía alterna de paso. Proteínas de canal : tienen espacios acuosos en la molécula. Proteína portadora : se une a la distancia a transportar y la mueve al interior. El transporte de membrana ya sea a través de la membrana o de una proteína, se produce por 1 de 2 procesos:
Página 13 de 42 Difusión facilitada : también llamada difusión mediada por un transportador , ya que la sustancia difunde a través de la membrana con ayuda de una proteína transportadora. La velocidad de la difusión facilitada llega a un máximo (Vmax) a medida que aumenta la concentración de la sustancia que difunde. La proteína transportadora recibe a la molécula que se une a ella en un punto de unión (receptor) e inmediatamente cambia la conformación de la proteína y abre el canal en su extremo interior dejando entrar la molécula. Factores que afectan la difusión
La difusión de sustancias se realiza a través de la bicapa lipídica o de los canales
proteicos y sucede hacia cualquier dirección
Lo mas importante es la velocidad neta de difusión de una sustancia en la dirección
deseada.
La tasa neta de la difusión puede ser afectada por varios factores:
Efectos propios de la membrana : superficie de la membrana, espesor, liposolubilidad, numero de canales disponibles, temperatura, peso molecular de la sustancia. Efecto de la diferencia de concentración : es la diferencia entre la
concentración exterior y la interior. Difusión neta : Ce – Ci
Página 14 de 42 Efecto de un potencial eléctrico : la carga positiva atrae iones negativos y la carga negativa los repele. Efecto de la diferencia de presión : consiste en la diferencia de presión uqe hay a cada lado de la membrana. Osmosis
Difusión neta de agua
La sustancia que mas difunde es el agua
La cantidad de agua que difunde en ambas direcciones esta en equilibrio y produce
un movimiento neto CERO de agua. Por lo tanto, el volumen celular es constante.
Osmosis : movimiento neto del agua provocado por una diferencia de
concentración. Es un mecanismo de transporte pasivo que busca el equilibrio de las soluciones a ambos lados de la membrana. Presión osmótica : cantidad de presión necesaria para detener la osmosis. Es mayor si los elementos se disocian. Esta determinado por el número de partículas NO por su masa ni tamaño. Ej. 1 mol de NaCl ejerce el doble de presión que 1 mol de glucosa. NaCl : son 2 elementos C6H12O6 : NO se puede disociar. Osmolalidad : se mide en osmoles por x KG Osmolaridad : se mide en osmoles x litro
1 osmol/L : ejerce una presión osmótica de aproximadamente
19300mmHg
1 mosmol/L : ejerce una presión osmótica de aproximadamente 19.
mmHg 19.3 – 0.93 = 18.37 mmHg (sin iones) Siempre a 37°. Si la temperatura cambia no se puede hacer. 300 m osmoles x 19.3 = 5790 mmHg 300 m osmoles x 18.37 = 5511 mmHg = 5500. (sin iones) Siempre que se use el 18.37 HAY QUE REDONDEAR.
Página 16 de 42 Transporte activo secundario
Cotransporte : El paso de Na hacia el exterior genera un gradiente de concentración
muy alto en el exterior y bajo ene interior. El Na en el exterior genera una energía de difusión que puede ser utilizada por otra sustancia para atravesar la membrana. Ej. Cotransporte de glucosa y aminoácidos con Na : Mecanismo presente principalmente en células epiteliales del intestino y de los túbulos renales para ayudar a la absorción de estas sustancias a la sangre.
Contratransporte : Na intenta difundir al interior nuevamente por el alto gradiente de
concentración. Una sustancia del interior (Ca+2) se une a la proteína transportadora y Na también y hacen un intercambio. Ej. Contratransporte Na/Ca y contratransporte Na/H+ este se da en los túbulos proximales donde se desplazan los H+ a la luz del túbulo.
Potenciales de membrana
Potencial eléctrico : es la carga de la membrana ya sea positiva o negativa.
Diferencia de potencial : diferencia de cargas eléctricas entre 2 puntos.
Potencial de membrana : lo genera el ambiente positivo o negativo a cada Aldo de la
membrana.
Ley de Ohm : 𝐼 = 𝐸/𝑅
I : corriente eléctrica E : potencial entre 2 puntos R : resistencia del medio
Resistencia del medio : la membrana tiene mayor resistencia que el citoplasma y el
núcleo. IC
EC
Na+ K+ La salida de K+ genera un ambiente electronegativo en el interior de la célula El ingreso de Na+ genera un ambiente electropositivo en el interior de la célula El k+ genera un ambiente electronegativo en el exterior de la célula. El Na+ genera un ambiente electropositivo en el exterior de la célula. +61mv
- 94mv
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La entrada de Na+ genera una carga de +61mv
La salida de K+ genera una carga de - 94mv
Siempre sale mas K+ debido a que la membrana es mas permeable a potasio.
En las fibras nerviosas la permeabilidad a K+ es 100 veces mayor que al Na+
Potencial de reposo : no se suman ni se restan.
Fibras musculares y nerviosas grandes : - 90mv Fibras musculares y nerviosas pequeñas : - 40mv a - 60mv
Potencial de acción del nervio : las señales nerviosas se transmiten mediante
potenciales de acción, es decir, cambios rápidos en el potencial de la membrana. Cada potencial de acción comienza con un cambio brusco del potencial negativo (reposo) a uno positivo y termina rápidamente. Para conducir una señal nerviosa, el potencial de acción se desplaza a lo largo de la fibra hasta alcanzar los extremos.
Iniciación del potencial de acción : mientras la membrana de la fibra NO se altere no
hay potencial de acción. Cuando se genera el potencial entra Na+ a la célula, esto es la retroalimentación positiva. Cuando aumenta el potencial se está dando una despolarización de la membrana.
Umbral de potencial de membrana : 15-30mv carga de electricidad brusca.
Se da cuando el número de iones de Na+ es mayor que el número de K+ que sale. Cuando el estímulo es menor a 15mv NO logra el umbral de excitación y a esto se le llama potenciales locales subagudos. Cuando el estímulo intenta alcanzar el mínimo requerido se llama periodo de latencia. Entre más fuerte es el estímulo, menor es el periodo de latencia. Ecuación Goldman
- 86mv (^) - 90mv - 4mv Membrana en reposo Bomba Na/K
Página 19 de 42 Canales de Na/k con puertas de voltaje
El canal de Na tiene 3 fases:
Fase de reposo : - 90mv. La puerta esta cerrada e impide el paso de Na al interior. Activación : hay un umbral y el potencial se hace menos negativo generando que se abra la puerta de activación y entre mucho Na. Inactivación : se acaba la electricidad que generó el potencial y raídamente se alcanza el potencial de reposo. (canales de K+ se abren).
El canal de K tiene 2 fases:
Reposo : - 90mv. No hay salida de potasio. Activación lenta : el potencial se eleva y provoca una apertura lenta de la puerta y difusión de K+ al exterior. Las mesetas son provocadas por K+ Periodo refractarios
Hay 2 tipos de periodos refractarios:
Absoluto : no se puede generar otro potencial. Relativo : se puede generar otro potencial de acción. Propagación
El potencial de acción llega a cualquier parte de la membrana y se expande por
toda ella despolarizándola. La propagación en una fibra nerviosa o muscular se llama impulso nervioso o impulso muscular. Dirección : viaja en ambas direcciones hasta despolarizar toda la membrana. Ley de todo o nada : una vez alcanzado el umbral de excitación el potencial de acción es total. Restablecimiento de gradiente de Na y K
Actúa la bomba Na/K que genera el potencial de reposo (ATP)
Página 20 de 42 Velocidad de conducción
La velocidad de conducción en las fibras nerviosas varia desde 0.25m/seg en fibras
pequeñas amielínicas hasta 100m/seg en fibras grandes mielínicas.
Entre más grande es la fibra menor es la velocidad
Transmisión de señales
Las neuronas transmiten señales mediante cambios de polaridad eléctrica de la
membrana.
La información que envía una neurona se controla por un gradiente eléctrico.
La membrana celular de las neuronas se divide en varias regiones, cada una de las
cuales contiene proteínas de membrana altamente especializadas.
Bombas iónicas : mantienen el gradiente iónico.
Proteínas de canales iónicos : modifican el gradiente electroquímico a ambos lados
de la membrana y pueden activar la permeabilidad a determinados iones.
Canales con control de puerta : producen cambios en el potencial de membrana.
Sinapsis
Transmisión de información entre células nerviosas
Unión especializada que permite la comunicación entre células
Una de las células libera una sustancia transmisora y otra célula especifica la percibe
La sinapsis tiene neurotransmisores que son liberados como consecuencia de la
despolarización de membrana. Neuromodulación. Neurotransmisor
Cuando un neurotransmisor se une a los receptores de las células postsinápticas
pueden aparecer 3 efectos: Despolarización : potencial de acción Hiperpolarización : inhibición del potencial de acción Neuromodulación : alteración de la sensibilidad celular. Utiliza AMPc como segundo mensajero. (dopamina-serotonina).
