FISIOLOGIA HUMANALa fisiología humana es una ciencia de la vida y una rama de la fisiología animal. Es específicamente el estudio de cómo los sistemas del cuerpo funcionan en un estado, y este análisis de la función es a menudo en el nivel celular, no de células individuales, sino de cómo las células trabajan conjuntamente para alcanzar un estado normal de la función. Los estudios de la fisiología humana se basan en el funcionamiento del cuerpo adecuadamente, mientras que otras disciplinas como la fisiopatología puede considerar como los sistemas desarrollan la enfermedad y de que manera se pueden curar. Uno de los elementos que estudia la Fisiología es la integración entre los diferentes sistemas del cuerpo, como por ejemplo la integración entre el sistema nervioso central y el sistema músculo-esquelético.
HOMEOSTASIS
Los seres vivos interactúan constantemente con el medio circundante para mantener la vida. Las plantas toman del suelo sales minerales y agua, dióxido de carbono de la atmósfera para realizar la fotosíntesis y oxígeno cuando respiran.
Los animales vagan constantemente en búsqueda de alimento y de agua de los cuales absorben los nutrientes esenciales para sobrevivir. También interactúan liberando los desechos.
En un ambiente constantemente cambiante, los organismos tienden a conservar cierta homogeneidad en sus condiciones internas, es decir, tratan de evitar lo más posible, variar de acuerdo a los cambios externos.
Para mantener un medio interno relativamente constante, los organismos disponen de diferentes estructuras y procesos (mayores cuando los organismos son más complejos). Estos mecanismos se conocen genéricamente como PROCESOS HOMEOSTÁTICOS (HOMEOSTASIS) y son los que permiten al organismo mantener sus condiciones internas dentro de un rango tolerable
La estabilidad del medio interno, sugería Bernard en el siglo XIX, es una condición de vida libre. Para que un organismo pueda sobrevivir debe ser, en parte, independiente de su medio; esta independencia es lo que proporciona la homeostasis. Cannon, en 1926, utilizó este término para referirse a la capacidad humana de regular la composición y el volumen de la sangre. En la actualidad, la homeostasis se refiere a todo el conjunto de procesos que previenen fluctuaciones en la fisiología de un organismo, e incluso se aplica a la regulación de variaciones en los diversos ecosistemas o en el Universo como un todo.
CARACTERÍSTICAS DEL PROCESO DE HOMEOSTASIS
El Medio interno está representado por el Líquido extracelular que rodea a las células de los pluricelulares, con una composición estable que permite los intercambios metabólicos y la comunicación celular.
El 60 % del peso corporal humano es agua, la cual se encuentra distribuida en un 40% del peso corporal en el Líquido intracelular y en un 20% en el Líquido extracelular.
Del total del Líquido extracelular un 80% corresponde al Líquido intersticial y un 20% al plasma sanguíneo.
El Líquido intersticial o tisular debe mantenerse constante, para lo cual se requiere la ayuda del sistema circulatorio.
El Plasma sanguíneo intercambia oxigeno y nutrientes, dióxido de carbono y desechos con el Líquido extracelular a nivel de los capilares sanguíneos, debido a lo cual en ambos líquidos la concentración de solutos es igual, a excepción de las proteínas.
El Líquido intracelular varía de célula a célula del punto de vista cuantitativo, guardando similitud en la composición celular desde el punto de vista cualitativo.
El organismo animal que vive en un medio ambiente cambiante, debe enfrentar 4 problemas:
1.- Mantener constante la temperatura corporal
2.- Mantener constante la concentración de glucosa de la sangre
3.- Mantener la cantidad de agua y de iones
4.- Conservar el pH dentro de ciertos rangos.
En los organismos animales más evolucionados, sobre todo en el hombre, los sistemas nervioso y endocrino se interrelacionan estrechamente para construir diferentes Sistemas de control y homeostático.
a) El receptor detecta los cambios y envía una señal al centro integrador por la vía aferente.
b) Las decisiones efectuadas por el centro integrador se transmiten al efector mediante la vía
eferente.
c) Si el ajuste resultante, producido por la respuesta del efector, tiende a volver el sistema a
condiciones óptimas o normales, se dice que ha habido retroalimentación negativa.:
d) Si el ajuste es tal que el sistema se aleja de las condiciones óptimas se llama retroalimentación positiva. En este caso la perturbación inicial desencadena una serie de eventos que aumentan más aún el trastorno.
e) La mayoría de los sistemas homeostáticos en biología corresponden a la categoría general de fenómenos “estímulo-respuesta” conocidos como reflejos. Estos tienen como vía estructural el arco reflejo.
La Homeostasis se logra gracias al funcionamiento coordinado de todos los tejidos, órganos y
sistemas del organismo. En los Mamíferos esta coordinación la realizan los Sistemas nervioso y hormonal, ligados estructural y funcionalmente.
El Sistema nervioso regula el organismo mediante Impulsos nerviosos (señales electroquímicas) transmitidos por las fibras de los nervios que hacen contacto con los Efectores músculos y glándulas.
El Sistema endocrino actúa a través de las Hormonas que se vierten a la sangre y viajan al
órgano blanco para ejercer su acción.
TRANSPORTE A TRAVES DE LA MEMBRANA CELULAR. POTENCIAL DE DIFUSIÓN
El transporte de sustancias (iones) a través de la membrana celular se lleva a cabo por 3 procesos:
1. Difusión simple : es aquel que se produce por gradiente de concentración( diferencias de concentración, de mayor a menor concentración), no produce gasto de energía, y se produce el movimiento de las partículas hasta obtener el equilibrio. Ejemplo: O2 y CO2 difunden junto con alcohol, ácidos grasos y úrea; el agua fluye a través de las proteínas por ósmosis.
2. Difusion facilitada: ocurre con la ayuda de proteínas transportadoras, es más rápido, no requiere gasto de energía ( ATP), se realiza de mayor a menor concentración3. Transporte activo: requiere gasto de energía (ATP), se realiza en contra del gradiente de concentración ( de menor a mayor concentración), las proteínas integrales actúan como bombas. La más importante es la bomba sodio (Na+) potasio(K+), se utiliza un ATP para sacar 3 Na+ e introducir 2 K+.
POTENCIAL DE MEMBRANA O POTENCIAL DE DIFUSIÓN
Los potenciales de membrana son cambios rápidos de polaridad ambos lados de la membrana que separa dos disoluciones de diferente concentración, como la celular que separa el interior y el exterior de una célula. Duran menos de1 milisegundo. Cuando se habla de potenciales de membrana, se debería de hablar del "potencial de difusión" o "potencial de unión líquida". Dicha diferencia de potencial esta generada por una diferencia de concentración iónica a ambos lados de la membrana celular. Los potenciales de membrana son la base de la propagación del impulso nervioso.
POTENCIAL DE NERST Y DE GODMAN HOGKIN – KATZ
El potencial de Nerst está definido como el nivel de potencial de difusión a través de una membrana que se opone directamente a la difusión neta de un ión en particular a través de la misma. Dicho potencial está en el interior de la membrana y se asume que el líquido extracelular se mantiene a un potencial eléctrico de cero voltios si la temperatura corporal es la adecuada (aproximadamente 37 °C).
Ecuación de Nernst:
La ecuación de Nernst calcula el potencial de Nernst en el hipotético caso que la membrana solo sea permeable a un ión monovalente ( una sola valencia)
Dicho potencial viene determinado por el cociente de las concentraciones de un ion específico a ambos lados de la membrana. Como se sabe, los niveles de concentración iónica (Na, K, Cl) son diferentes dentro y fuera de la membrana (sin mencionar la acción dinámica de la bomba de sodio-potasio) y por tanto, puede haber mayor concentración de un ión en particular en un lado de dicha membrana.
Ejemplo: Veamos el caso del ión sodio, Na+, del que sabemos que es más abundante en el líquido extracelular. Si se incrementa la concentración de dicho ión, mayor será la tendencia a difundir dentro de la célula, entonces, mayor será el potencial de Nernst necesario para impedir la difusión neta adicional. Siendo así directamente proporcional a la concentración de dicho ión.
Ecuación de Goldman-Hodgkin-Katz (aplicable a membranas permeables a múltiples iones)
Tal como se vio anteriormente, la ecuación de Nerst solo calcula el potencial de difusión para un ion en particular, es decir, se asume que en el medio externo sólo existe un tipo de iones (por ejemplo: Na+).
Se sabe que tanto en los medios intra y extra celular existen múltiples iones tales como: Na+, K+, Cl-, Mg2+, entre otros, por lo tanto es necesario disponer de una fórmula que calcule dicho potencial para todos los iones presentes en el líquido extracelular.
Se sabe que la membrana celular es permeable a múltiples iones diferentes, por lo tanto al momento en que dichos iones difunden se genera un potencial de membrana que depende de tres factores:
1.La polaridad de la carga de cada uno de los iones a difundir.
2.La permeabilidad de la membrana a cada uno de los iones.
3.Las concentraciones de los mismos tanto en el exterior como en el interior de la membrana.
La Ecuación de Goldman (también llamada de Goldman - Hodgkin - Katz) calcula el Potencial de la membrana en el interior de la célula cuando participan dos iones positivos univalentes (K+ y Na+) y un ion negativo también univalente (Cl-).
Ecuación de Goldman
donde:
- C = Concentración del ión
- P = Permeabilidad de la membrana al ion
Aclaraciones:
1.Los iones sodio, potasio y cloruro son los iones más importantes que participan en la generación del potencial de membrana en las fibras nerviosas y musculares. El gradiente de concentración de cada uno de los iones a través de la membrana ayuda a determinar el voltaje del potencial de membrana.
2.La permeabilidad de la membrana a cada uno de los iones determina el grado de importancia de cada uno de ellos, es decir, si la membrana por algún motivo solo es permeable por ejemplo al sodio el potencial de membrana será igual al Potencial de Nerst para el sodio.
3.Un gradiente de concentración positivo en el interior de la membrana causa electronegatividad en el interior de la misma; esto explica que si hay por ejemplo una mayor concentración de iones sodio en el interior de la membrana, habrá por lo tanto mayor difusión del mismo, desde el interior hasta el exterior de la membrana, generando un déficit de cargas positivas en el interior de la membrana, lo cual dotará a dicho medio, de carga negativa.
4.Los cambios rápidos de concentración de los iones sodio y potasio son los principales responsables de la transmisión nerviosa.
El potencial de membrana no es el mismo en todas las células, dependiendo del origen de las mismas. Existen células que tienen -50 mV y otras, como por ejemplo las musculares, que oscilan entre -50 y 60 mV.
En el organismo existen dos espacios: el intercelular o extracelular y el intracelular. En el extracelular o líquido intersticial, el anión más abundante es el ión cloruro. En el medio intracelular o citoplasma, los aniones más abundantes son las proteínas, que en las condiciones del pH celular interno, están ionizadas negativamente por liberación de iones hidrógeno, H+. El catión más abundante en el líquido intersticial es el ión sodio, y en el citoplasma es el ión potasio.
El desequilibrio iónico que produce la polarización de la membrana es debido a la distinta permeabilidad que presenta frente a cada uno de stos iones. El ion de potasio atraviesa la membrana libremente; la permeabilidad para el sodio es menor, y además es expulsado por medio de un transporte activo llamado bomba de sodio-potasio. Las proteínas, debido a su tamaño, no pueden atravesar libremente la membrana. Toda esta dinámica establece una diferencia de potencial en condiciones de reposo, de unos -90 mV.
AMPLIAR INFORMACIÓN EN LOS SIGUIENTES VÍNCULOS:
http://www.pucmmsti.edu.do/cienciasfisiologicas/FIS-SIB1.PDF
http://www.scribd.com/doc/531603/POTENCIAL-DE-MEMBRAnA
Introduccion a la fisiología
View more presentations from naturalito.
