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01. Introducción a la Fisiología

Fisiología significa tratado de la naturaleza (“physis” naturaleza y “logos” tratar), estudia las funciones de los seres vivos y explica los factores físicos y químicos causantes de la vida.

También se puede definir como estudio de la homeostasia y de los mecanismos de control que actúan en un ser vivo para obtenerla y para mantenerla. Es decir, la homeostasia es el mantenimiento de las condiciones estáticas o constantes en el medio interno. Todos los tejidos u órganos del cuerpo humano desarrollan mecanismos que ayudan a mantener constantes las condiciones de ese medio interno. Existe la:

  • Fisiología animal
  • Fisiología vegetal

Entre ambas fisiologías está la fisiología general (que estudia las funciones vitales que son comunes a todos los organismos) y la fisiología celular (que estudia las funciones vitales a nivel celular).

La fisiología que nosotros estudiaremos se centra más en las funciones vitales en unidades más complejas que una célula (por ejemplo; a nivel de una neurona, de un ácido hepático o a nivel respiratorio). Se llama fisiología especial. Si nos centramos en un grupo concreto, estaríamos ante la fisiología especial concreta.

Dentro de la fisiología especial, nos centraremos en el hombre (fisiología especial humana).

Las funciones vitales se tratan como funciones inconexas entre sí. Sin embargo, no se pueden aislar, por ello, las relacionaremos. La fisiología se vale también de la física, la química, las matemáticas, la anatomía (bases estructurales), la bioquímica (reacciones), la genética y la embriología.

Niveles de organización estructural

Nivel Químico. Comprende átomos y moléculas

Nivel Celular. Célula: Unidad básica dotada de vida.

Nivel Tisular o Hístico. Tejidos: Agrupación de células del mismo tipo (epitelial, conectivo, muscular y nervioso)

Nivel de Órganos. Agrupación de tejidos con una función particular (≠ tipos de células). Ej: estómago, intestino...

Nivel Sistémico. Aparatos y Sistemas. Distintos órganos correlacionados entre si y con una función común. Ej: sistema digestivo.

Organismo.

Reparto de los líquidos corporales

El cuerpo humano está compuesto de un 60% de líquidos (agua y e⁻) en función de la edad, sexo y grasa corporal:

  • Líquido extracelular (LEC) 1/3 (15 litros) que se encuentra en:
    • Intravascular, plasma (en vasos sanguíneos) 3 litros.
    • Intersticial (líquido que rodea a las células. Linfa) 11 litros.
    • Transluminal (LCR, pericárdico, sinovial, intraocular, sudor, ...) 1 litro.
  • Líquido intracelular (LIC) 2/3 (25 litros) que se encuentra en:
    • Masa músculo-esquelética
    • Agua del interior de las células

Homeostasis

Se denomina medio interno (milieu interieur) al total del líquido extracelular de un organismo. El medio interno se mantiene constante a pesar de las condiciones externas.

La homeostasis es la condición de equilibrio en el medio interno gracias a la continua interrelación de los múltiples procesos de regulación corporal.

Condición dinámica, significa que responde a circunstancias cambiantes.

Todos los sistemas contribuyen al mantenimiento de este equilibrio.

Existen unos intervalos de normalidad y unos límites máximos que permiten la continuidad de la vida.

El funcionamiento adecuado de las células depende de la regulación precisa de los elementos contenidos en el líquido que las rodea.

La homeostasis está continuamente alterada:

  • Alteraciones externas (calor, frío, estrés...)
  • Alteraciones internas (hipoglucemia...)

Todos los sistemas del organismo contribuyen al equilibrio

Los sistemas nervioso y endocrino aportan las medidas correctivas necesarias cuando la homeostasis es interrumpida.

El sistema nervioso detecta las alteraciones, y envía mensajes a los órganos en forma de impulsos nerviosos, para contrarrestar la alteración

El sistema endocrino secreta moléculas reguladoras llamadas hormonas.

Los impulsos nerviosos suelen causar cambios rápidos, mientras que las hormonas operan con mayor lentitud.

Ambos sistemas actúan mediante Sistemas de Retroalimentación (feedback), que pueden ser positivos o negativos.

Estos sistemas consisten en un ciclo de sucesos por medio de los cuales se monitoriza, evalúa y cambia el estado del cuerpo.

Constan de:

  • RECEPTOR o sensor
  • CENTRO REGULADOR o integrador
  • EFECTOR

Retroalimentación negativa

Retroalimentación positiva

La célula

La unidad viva básica estructural y funcional de los seres vivos es la célula.

Cada tipo de célula está adaptado para realizar una o más funciones concretas, pero tienen determinadas características básicas que son similares.

Prácticamente todas las células tienen la capacidad de reproducirse dando lugar a más células de su propia estirpe.

Las células están compuestas principalmente por 5 sustancias: agua, electrolitos, proteínas, lípidos e hidratos de carbono.

La célula no es una simple bolsa de líquido, enzimas y productos químicos. Contiene estructuras físicas organizadas denominadas orgánulos u organelas, que son indispensables para el desarrollo de las funciones de la célula.

Estructura interna

La membrana celular o membrana plasmática separa el LIC del LEC y facilita el intercambio de sustancias entre estas.

El citoplasma contiene los orgánulos (parte sólida) y el citosol (parte líquida).

El núcleo contiene el código genético.

El protoplasma sería el núcleo más el citoplasma.

Membrana plasmática

La membrana plasmática constituye una barrera flexible y fuerte que envuelve y contiene el citoplasma y forma el límite externo de la célula.

Estructura de la membrana plasmática:

  • Lípidos 38%
    • Fosfolípidos 75%
    • Colesterol 20%
    • Glucolípidos 5%
  • Proteínas 55%
  • Glúcidos 3%
  • Otros 4%

El marco estructural es la bicapa lipídica. Modelo de mosaico fluido.

La barrera de difusión regula la entrada-salida de sustancias en célula.

El transporte de vesículas se realiza por secreciones glandulares.

Identificación celular: la membrana plasmática tiene proteínas que permiten a los linfocitos reconocer una célula como propia o extraña

Comunicación: las moléculas proteicas actúan como receptores para Hormonas (que al unirse a ellos provocan cambio en las funciones celulares).

Conexiones Intercelulares: las moléculas celulares pueden estar simplemente en contacto o unidas entre sí por complejos de unión especiales

La bicapa lipídica se muestra impermeable a todo lo que no es liposoluble.

Los compuestos no liposolubles atraviesan la membrana gracias a las proteínas. Diferente carga eléctrica a los dos lados de la membrana.


La célula mantiene un gradiente de concentración a través de la membrana plasmática

 Exterior   Interior 
 Proteínas Proteínas 
Na⁺  Na⁺ 
K⁺  K⁺ 
Ca⁺  Ca⁺ 
H⁺  H⁺ 
Cl⁻  Cl⁻ 

Mantenimiento de gradiente por transporte pasivo y activo

Proteínas plasmáticas

El canal permite que sustancias específicas pasen a través de los poros llenos de agua. La mayoría de las membranas plasmáticas incluyen canales específicos para diversos iones comunes.


La transportadora traslada sustancias específicas a través de la membrana al cambiar su forma. Por ejemplo los aminoácidos son necesarios para sintetizar nuevas proteínas que entran al cuerpo de la célula por medio de las transportadoras.


El receptor reconoce ligandos específicos y de alguna manera altera la función celular. Por ejemplo la hormona antidiurética se une a los receptores en los riñones y cambia la permeabilidad al agua de ciertas membranas plasmáticas.

Las enzimas producen la reacción catalítica dentro de la célula o fuera de ella (según la dirección con la que llegue al sitio activo). Por ejemplo, la lactasa, que sobresale de las células epiteliales que revisten el intestino delgado, desdobla el disacárido lactosa de la leche que se ingiere.

El marcador de identidad de la célula distingue las células unas de otras (a menos que se trate de un gemelo idéntico). Un tipo importante de dichos marcadores son las proteínas de histocompatibilidad mayor (HCM).


Las proteínas de enlace son los filamentos de fijación dentro y fuera de la membrana plasmática que confieren estabilidad estructural y formal a la célula. También pueden participar en el movimiento de las células o unirlas mediante enlaces.


El citoplasma es un cuerpo celular, materia viva del interior de las células, entre membrana plasmática y núcleo:

  • El citosol (citoesqueleto, fibrillas...) es el medio interno de la célula. Inclusiones celulares (ej. gránulos de glucógeno hepático).
  • Las organelas son orgánulos celulares que funcionan como órganos del cuerpo:
    • Mitocondrias
    • Ribosomas
    • Retículo endoplasmático rugoso
    • Retículo endoplasmático liso
    • Aparato de Golgi
    • Lisosomas
    • Peroxisomas
    • Citocentro
  • Complejos de conexión con otras células.
La mitocondria es la planta de energía de la célula (síntesis de ATP):
  • Está compuesta por dos sacos membranosos, uno (con pliegues) dentro de otro (liso).
  • Tiene enzimas en sus paredes y sustancia interna.
  • Usan oxígeno (O2) para descomponer glucosa y otros nutrientes y liberar energía (se trata de la respiración aerobia celular).

Las lisosomas componen el sistema digestivo de la célula. Tienen potentes enzimas que digieren alimentos, microbios o la propia célula.

El retículo endoplasmático consiste en un sistema de membranas que forman una red de sacos y canales interconectados distribuidos hacia delante y atrás por el citoplasma celular desde el núcleo hacia la membrana plasmática:

  • Transporta proteínas y otras sustancias a través del citoplasma.
  • El retículo endoplasmático rugoso (con ribosomas) recibe y transporta sus proteínas.
  • El retículo endoplasmático liso fabrica HC, grasas (membrana) y regula el Ca⁺⁺ en músculo.

Los ribosomas son las fábricas de proteínas de la célula. Están libres en el citoplasma o unidos al retículo endoplasmático. Su función es fabricar enzimas y otras proteínas.

El aparato de Golgi está constituido por pequeños sacos planos apilados unos sobre otros cerca del núcleo:

  • Se funden con él las vesículas del retículo endoplasmático liso, procesa su contenido y luego libera vesículas hacia la membrana plasmática para abrirse al exterior.
  • Es un centro de procesamiento químico y empaquetamiento.

Las peroxisomas forman agua oxigenada (H2O2) que es usado por el hígado y por el riñón en determinadas reacciones de desintoxicación.

El citocentro está formado por dos centríolos (puntos de partida de husos mitóticos) y sirve al citoesqueleto de punto de anclaje.

El núcleo contiene el ADN. Funciones del núcleo:

  • Regula la función de la célula (síntesis RNAm-t-r)
  • Controla la reproducción celular (transmisión de factores hereditarios a través de mitosis).

Estructura del núcleo:
  • Nucleolema: compuesta de dos membranas. La membrana externa se continúa con el retículo endoplasmático. Ambas membranas pueden fusionarse (complejos de poro nuclear).
  • Nucleoplasma: compuesto por:
    • Nucleolo, que es donde se sintetizan subunidades ribosómicas
    • Gránulos de cromatina, que son estructuras filiformes constituidas por proteínas y ADN (moléculas de ADN que se convierten en cromosomas durante la reproducción celular).