Organización funcional del cuerpo humano y control del «medio interno».

La fisiología con base en la etimología significa el estudio de la naturaleza, es decir, cómo funciona. Esta estudia los procesos físicos y químicos que hacen posible el origen, desarrollo y progresión de la vida.

Podemos hablar de varios tipos de fisiológica pero en particular, hablaremos de la fisiología humana que estudia los mecanismos y características que hacen del cuerpo humano algo con vida. El hambre nos hace buscar comida para tener energía y nutrientes, el frio nos hace buscar refugio para mantener una temperatura ideal. El hecho de que como organismos percibamos los cambios y el ambiente, nos permite sobrevivir en situaciones muy variables, que de otra forma serie imposible la vida.

Célula como unidades vivas del cuerpo

La célula que significa pequeña celula es la unidad básica tanto estructural como funcional del cuerpo humano, Esta forma todas las estructuras que encontramos en el cuerpo humano; un órgano es una masa o conjunto de células y sus productos celulares con una función determinada y se mantiene unida a través de estructuras de soporte intercelular.

Liquido extracelular: “el medio interno”.

El 60% del cuerpo humano adulto es liquido. La mayoría de este liquido se encuentra dentro de las células y recibe el nombre de liquido intracelular y aproximadamente una tercera parte esta en los espacios exteriores de las células y se llama liquido extracelular. El liquido extracelular se encuentra constantemente en movimiento, se transporta a través de la sangre para después mezclar con ella y filtrarse por difusión a través de las paredes capilares. Este contiene iones y nutrientes que las células necesitan, es decir, todas las células viven en este mismo liquido por eso también se le conoce como medio interno del organismo. Las células son capaces de vivir y realizar sus funciones especiales, siempre que este medio interno disponga de las concentraciones adecuadas de oxígeno, glucosa, distintos iones, aminoácidos, sustancias grasas y otros componentes.

Diferencias entre los líquidos intracelular y extracelular.

El líquido intracelular es muy distinto del líquido extracelular; por ejemplo, contiene grandes cantidades de iones potasio, magnesio y fosfato en lugar de los iones sodio y cloruro que se encuentran en el líquido extracelular. Son los mecanismos de transporte de iones a través de la membrana que mantienen esta diferencia de los iones.

Homeostasis: mantenimiento de un medio interno casi constantes.

Fue el fisiólogo Walter Cannon quien introdujo el termino homeostasis para el mantenimiento de un medio interno casi constante. Por ejemplo los riñones que filtran la sangre y crea la orina a través de la cual eliminan desechos, también podemos mencionar a los pulmones que a través de las vías aéreas permiten llevar el oxígeno a la sangre para la respiración celular y eliminar el dióxido de carbono.

El organimo debe mantener un medio interno casi constante que trabaja en intervalos de valores extremadamente reducidos. Por ejemplo, las variaciones en la concentración de iones hidrógeno en la sangre se sitúan por lo general por debajo de 5 nano moles por litro (0,000000005 moles por litro). La concentración de sodio en sangre está también estrechamente regulada, y varía en general en unos mili moles por litro. Debido a este cuidadoso cuidado existe poderosos mecanismos capaces de recuperar las concentraciones de iones hidrógenos e iones sodio, y otras sustancias o nutrientes del organismo, en niveles que permiten a las células y por lo tanto tejidos, órganos, sistemas y el organismo completo realizar sus funciones normales a pesar de experimentar cambios ambientales.

La enfermedad la consideramos como la ruptura de la homeostasis, sin embargo, los mecanismos homeostáticos siguen funcionando para mantener las funciones vitales a través de compensaciones las cuales pueden significar desviaciones de las funciones corporales con respecto a los intervalos. Por ejemplo, las enfermedades que impiden la capacidad de los riñones de excretar sales y agua pueden conducir a una elevación de la presión arterial, que inicialmente ayuda a recuperar valores normales de excreción pero os períodos de tiempo prolongados de alta presión arterial pueden provocar perjuicios en diversos órganos, entre ellos, los riñones, lo que deriva en nuevos aumentos de la presión arterial y, con ello, más daños renales. De este modo las compensaciones homeostáticas pueden verse como una herramienta para mantener las funciones vitales pero a largo plazo pueden contribuir a sufrir anomalías adicionales en el organismo.

Transporte en el líquido extracelular y sistema de mezcla: el aparato circulatorio.

El líquido extracelular circula por el organismo en dos etapas. La primera de ellas consiste en el movimiento de la sangre por el cuerpo dentro de los vasos sanguíneos, y la segunda es el movimiento del líquido entre los capilares sanguíneos y los espacios intercelulares entre las células tisulares.

Mediante se lleva acabo el intercambio de líquidos en los capilares sanguíneos este sucede en dos direcciones, uno desde el líquido extracelular entre la porción del plasma de la sangre y el líquido intersticial que rellena los espacios intercelulares.

Los capilares son permeables a la mayoría de moléculas del plasma sanguíneo a excepción de las proteínas plasmáticas que son demasiado grandes.

Origen de los nutrientes en el líquido extracelular

Aparato respiratorio

Como sabemos el intercambio entre dióxido de carbono y oxigeno se da con los alveolos a través de la membrana alveolar que tiene un grosor de 0.4 o 2 micrómetros.

Aparato digestivo

Una porción de sangre atraviesa el aparato digestivo, captando los nutrientes como los hidratos de carbono, ácidos grasos y aminoácidos hacia el líquido extracelular.

Eliminación de los productos finales metabólicos

El dióxido de carbono se elimina a través del aparato respiratorio, mientras la sangra capta el oxígenos, el dióxido de carbono es liberado.

Riñones

Los riñones llevan a cabo un filtrado de la sangre a través de los capilares de los glomérulos hacia los túbulos y reabsorbiendo las sustancias que el cuerpo necesita, en el cual se elimina además del dióxido de carbono la mayoría de sustancias que las células ya no necesitan como por ejemplo; la urea, el ácido úrico y el exceso de iones y agua de los alimentos.

Hígado

Dentro de una de las funciones del hígado entra la detoxificación de los fármacos y productos químicos que se ingieren y la secreta en la bilis para su eliminación en las heces.

Regulación de las funciones corporales.

El sistema nervioso está formado por 3 partes principales, la porción sensitiva, sistema nervioso central (o parte integradora) y la porción motora. Los receptores sensitivos detectan el estado del cuerpo o su entorno. El sistema nervioso central está formado por el encéfalo y le medula espinal. El cerebro almacena información, genera los pensamientos, crea la ambición y determina las reacciones que debe manifestar el cuerpo en respuesta a las sensaciones a través de la porción motora. Otra parte fundamental del sistema nervioso es el sistema nervioso autónomo que controla las funciones de los órganos internos.

Sistemas hormonales.

En el cuerpo humano existen 8 glándulas endocrinas, órganos y tejidos que secretan hormonas que son los mensajeros del cuerpo. Por ejemplo, la hormona tiroidea aumenta la velocidad de la mayoría de las reacciones químicas de todas las células, con lo que se facilita el ritmo de la actividad corporal, mientras que la insulina controla el metabolismo de la glucosa, las hormonas cortico suprarrenales controlan los iones sodio y potasio y el metabolismo proteico, y la hormona paratiroidea controla el calcio y el fosfato en el hueso.

Protección del cuerpo.

Sistema inmunitario

El sistema inmunitario está formado por los glóbulos blancos, el timo, los nódulos y los vasos linfáticos que en conjunto protegen al cuerpo de patógenos como virus, bacterias, hongos y parásitos.

El sistema inmunitario hace mecanismos para que el cuerpo diferencia de sus propias células y defender el cuerpo a través de fagocitosis, producción de linfocitos o proteínas especializadas por ejemplo anticuerpos que destruyan al invasor.

Sistema tegumentario.

El sistema tegumentario está formado por la piel y sus apéndices como las uñas, pelo, glándulas sudoríparas y el tejido subcutáneo subyacente. Se encarga de una cubierta protectora exterior que además regula la temperatura y eliminamos desechos.

Mecanismo de control.

Uno de los mecanismos de control del cuerpo humano es el que permite mantener concentraciones constantes de oxígenos, por medio de la hemoglobina que transporta el oxígeno pero por afinidad, es decir, si en un tejido hay suficiente oxigeno no lo difunde pero por otro lado el mecanismo del dióxido de carbono cuando hay exceso de este lleva a respirar más rápido para eliminarlo.

Regulación de la presión arterial.

Uno de los mecanismos de control de la presión arterial consiste en los barroreceptores que se localizan en las paredes de las arterias carótidas del cuello y el cayado aórtico del tórax los cuales se estimulan cuando se estira la pared arterial y manda señales al bulbo raquídeo el cual disminuye los latidos transmitidos del centro vasomotor al corazón.

Valores normales y características físicas de los principales componentes del líquido extracelular.

A continuación se muestra una tabla de los valores en los cuales se debe mantener la composición del líquido extracelular, una alteración en estos intervalos se debería una enfermedad.

Un aumento de siete grado por encima de la temperatura corporal provocaría alteración del metabolismo de las células y destrucción de las mismas. Un disminución de un tercio de los iones potasio nos llevaría a una parálisis ya que los nervios no podrían transportar señales.

Retroalimentación negativa de la mayoría de los sistemas de control.

Un ejemplo de retroalimentación negativa es cuando el exceso de concentraciones de dióxido de carbono estimula para una respiración mas rápida, eliminando con mayor rapidez y bajando a la normalidad la concentración. También podemos mencionar el mecanismo de la presión arterial ya que al disminuir el trabajo del corazón disminuye esta.

El grado de eficacia con el que un sistema de control mantiene las condiciones constantes está determinado por la ganancia de la retroalimentación negativa. La ganancia del sistema se calcula utilizando la fórmula siguiente:

Por ejemplo, supongamos que se transfiere un gran volumen de sangre a una persona cuyo sistema de control de la presión en los barorreceptores no está funcionante y que su presión arterial se eleva de un valor normal de 100 mmHg hasta 175 mmHg. Supongamos, entonces, que el mismo volumen de sangre se

inyecta a la misma persona cuando el sistema de barorreceptores está funcionando correctamente, y que esta vez la presión arterial aumenta solo 25 mmHg. Queda un incremento de la presión de +25 mmHg que se conoce como «error», lo que significa que el sistema de control no tiene una eficacia del 100% para prevenir los cambios.

La retroalimentación positiva a veces provoca círculos viciosos y la muerte.

La retroalimentación positiva lo que provoca es una inestabilidad en vez de estabilidad. Si una persona tiene bruscamente una hemorragia de 2 l, la cantidad de sangre del organismo disminuye hasta un nivel tan bajo que no queda sangre suficiente para que el corazón bombee eficazmente. En consecuencia, cae la presión arterial y disminuye el flujo de sangre que llega hacia el músculo cardíaco a través de los vasos coronarios. Este escenario lleva a que el corazón se debilite, el efecto de bomba pierda eficacia, disminuya aún más el flujo de sangre coronario y el corazón se debilite aún más; este ciclo se repite una y otra vez, hasta que se produce la muerte.

La célula y sus funciones

Las células son las unidades básicas del cuerpo humano, aportan la estructura de los tejidos y los órganos, absorben nutrientes y los convierten en energía y realizan funciones especializadas.

Una célula vista desde el microscopio óptico nos muestra el citoplasma y el núcleo y se encuentran separados por una membrana nuclear y el citoplasma del medio exterior por una membrana celular.

Una molécula de mucha importancia en el celular son las proteínas y pueden ser proteínas funcionales o estructurales. Las estructurales forman el citoesqueleto. Las proteínas fibrilares las podemos encontrar a fuera de la celular como por ejemplo las de colágeno que están en los cartílagos que junto con los huesos constituyen el sistema esquelético. Las proteínas funcionales son principalmente enzimas.

Los lípidos se caracterizan por ser solubles en grasas. Los más importantes podemos mencionar fosfolípidos y colesteroles que forman el 2% de la masa de la célula.

Los hidratos de carbono no tiene mucha importancia dentro de la célula pero si los encontramos en forma de glucosa en el líquido extracelular de modo que es accesible a las células

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Membrana celular

Está formada casi totalmente por proteínas y lípidos, con una composición aproximada de un 55% de proteínas, un 25% de fosfolípidos, un 13% de colesterol, un 4% de otros lípidos y un 3% de hidratos de carbono.

La membrana celular está formada por una bicapa lipídica principalmente por fosfolípidos, esfingolipidos y colesterol. Su naturaleza lipídica no permite el paso de agua de una lado hacia el otro. Las funciones de los esfingolipidos son la protección frente a factores perniciosos del entorno, la transmisión de señales y sitios de adhesión para proteínas extracelulares. Por otro lado el colesterol determina el grado de permeabilidad de la bicapa ante los componentes hidrosolubles de los líquidos.

Existen dos tipos de proteínas en la membrana; las proteínas integrales que atraviesan la bicapa y las periféricas que solo se unen a un lado de la membrana. Muchas de las proteínas integrales funcionan como conductos a través de los cuales pasan las moléculas hidrosolubles y muchos iones. También funcionan como receptores de hormonas que difícilmente entran en la célula.

Los hidratos de carbono tienen mucha importancia 1. Muchas de ellas tienen una carga eléctrica negativa que proporciona a la mayoría de las células una carga negativa a toda la superficie que repele a otros objetos cargados negativamente. 2. El glucocáliz de algunas células se une al glucocáliz de otras, con lo que une las células entre sí. 3. Muchos de los hidratos de carbono actúan como componentes

combinación activa las proteínas internas unidas que, a su vez, activan una cascada de enzimas intracelulares. 4. Algunas estructuras de hidratos de carbono participan en reacciones inmunitarias.

Este orgánulo ayuda a procesar las moléculas formadas por la célula y las transporta a sus destinos específicos dentro o fuera de la célula. Las sustancias que se forman en algunas partes de la célula entran en el espacio del retículo

endoplásmico y después son dirigidas a otras partes de la célula. Además, la enorme superficie de este retículo y los muchos sistemas enzimáticos unidos a su membrana constituyen la maquinaria responsable de una gran parte de las funciones metabólicas de la célula.

Otra estructura de la celular es el retículo endoplasmico rugoso el cual contiene ribosomas que se encargan de unir aminoácidos para crear proteínas. El retículo endoplasmico que no contiene ribosomas lo conocemos como retículo endoplasmico liso y se encarga de la producción de sustancias lipídicas. Los lisosomas constituyen el aparato digestivo intracelular que permite que la célula digiera: 1) las estructuras celulares dañadas; 2) las partículas de alimento que ha ingerido, y 3) las sustancias no deseadas, como las bacterias

Las mitocondrias, se conocen como los «centros neurálgicos» de la célula. Las células del músculo cardíaco, por ejemplo, utilizan grandes cantidades de energía y tienen muchas más mitocondrias que las células grasas (adipocitos), que son mucho menos activas y usan menos energía. La estructura básica de la mitocondria, está compuesta principalmente por dos membranas de bicapa lipídica-proteínas: una membrana externa y una membrana interna. Los plegamientos múltiples de la membrana interna forman compartimientos o túbulos denominados crestas en los que se unen las enzimas oxidativas.

Las mitocondrias se reproducen por sí mismas, lo que significa que una mitocondria puede formar una segunda, una tercera, etc., siempre que la célula necesite cantidades mayores de ATP.

El citoesqueleto celular es una red de proteínas fibrilares organizadas habitualmente en filamentos o túbulos que se originan como moléculas proteicas precursoras sintetizadas por los ribosomas en el citoplasma.

El núcleo, que es el centro de control de la célula, envía mensajes a esta para que crezca y madure, se replique o muera. Brevemente, contiene grandes cantidades de ADN, que comprende los genes, que son los que determinan las características de las proteínas celulares, como las proteínas estructurales, y también las enzimas intracelulares que controlan las actividades citoplásmicas y nucleares. Los genes también controlan y promueven la reproducción de la célula.

La membrana nuclear, también conocida como cubierta nuclear, consiste realmente en dos membranas bicapa separadas, una dentro de la otra. La membrana externa es una continuación del retículo endoplásmico del citoplasma celular y el espacio que queda entre las dos membranas nucleares también es una continuación con el espacio del interior del retículo endoplásmico.

Estos nucléolos, a diferencia de la mayoría de los orgánulos que vamos a comentar, no tienen una membrana limitante, sino que consisten en una acumulación simple de grandes cantidades de ARN y proteínas de los tipos encontrados en los ribosomas.

El componente vital esencial de los virus pequeños es un ácido nucleico embebido en un recubrimiento proteico

La difusión implica el movimiento simple a través de la membrana, provocado por el movimiento aleatorio de las moléculas de la sustancia; las sustancias se desplazan a través de los poros de la membrana celular o, en el caso de las sustancias liposolubles, a través de la matriz lipídica de la membrana. E l transporte activo implica el transporte real de una sustancia a través de la membrana mediante una estructura física de carácter proteico que penetra en todo el espesor de la membrana. Las formas principales de endocitosis son la pinocitosis y la fagocitosis. La pinocitosis es el único medio por el cual las principales macromoléculas grandes, como la mayoría de las moléculas proteicas, pueden entrar en las células.

La fagocitosis se produce, a grandes rasgos, del mismo modo que la pinocitosis, excepto porque implica la participación de partículas grandes y no moléculas. Solo algunas células tienen la capacidad realizar la fagocitosis, principalmente los macrófagos tisulares y algunos leucocitos sanguíneos.

Casi inmediatamente después de que aparezca una vesícula de pinocitosis o fagocitosis dentro de una célula se unen a ella uno o más lisosomas que vacían sus hidrolasas ácidas dentro de ella.

Los lisosomas desempeñan un papel fundamental en el proceso de autofagia, que literalmente significa «comerse a sí mismo». La autofagia es un proceso de limpieza según el cual los orgánulos y los grandes agregados proteicos obsoletos se degradan y se reciclan. Los orgánulos celulares deteriorados son transferidos a lisosomas por estructuras de doble membrana denominadas autofagosomas, que se forman en el citosol

El retículo endoplasmico liso se encarga de la síntesis de lípidos para su membrana la cual va creciendo pero para no pasar el límite existen vesículas RE que se despegan el retículo endoplasmico liso.

En el aparato de Golgi que se especializa en la producción de carbohidratos, produce ácido hialurónico y el sulfato de condroitina que son los principales componentes de la sustancia fundamental en la matriz.

En una célula muy secretora, las vesículas formadas por el aparato de Golgi son principalmente vesículas secretoras que contienen proteínas que se deben segregar a través de la superficie de la membrana celular. Estas vesículas secretoras difunden primero hacia la membrana celular, después se fusionan con ella y vacían sus sustancias hacia el exterior por el mecanismo denominado exocitosis.

El ATP es un nucleótido compuesto por: 1) la base nitrogenada adenina; 2) el azúcar pentosa ribosa, y 3) tres radicales fosfato. Cuando el ATP libera su energía se separa un radical de ácido fosfórico y se forma difosfato de adenosina (ADP). La energía liberada se usa para dar energía a muchas de las demás funciones celulares, como la síntesis de sustancias y la contracción muscular.