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Fisiología: Medio externo e interno

fisiologia - Óptica y Optometría USC

Profesor: Roman Perez

Idioma: Castellano

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TEMA 1 - Definición de Fisiología - Conceptos de medio interno y homeostasis - Sistemas de control y Mecanismos de regulación 1 · La Fisiología Animal estudia el funcionamiento -funciones- de los tejidos, órganos y sistemas de animales pluricelulares. · Es una ciencia integradora: el animal funciona como un todo, cada sistema es interdependiente del resto. · Existe una estrecha relación entre estructura y función a todos los niveles de organización desde células a sistemas de órganos. · Necesario para entender la Fisiología: ­ leyes y conceptos de Física y Química ­ Estudios citológicos, histológicos y anatómicos Estrechamente relacionada con la Bioquímica "El fenómeno de la vida no reside enteramente ni en el organismo ni en el medio externo: es el resultado del contacto (interacciones) entre el cuerpo y el medio ambiente que lo rodea" Claude Bernard 2 · Medio interno: Claude Bernard (siglo XIX) Conceptos clave ­ Líquidos corporales que bañan las células (compartimento líquido extracelular), de donde toman las sustancias que necesitan y al que arrojan sus productos de desecho ­ Composición definida · Homeostasis: Walter Cannon (siglo XX) ­ Es un término griego que hace referencia a la tendencia del cuerpo a mantener la uniformidad y estabilidad fisiológica. ­ Conjunto de procesos que constantemente tienden a equilibrar y reequilibrar el medio interno debido a las variaciones producidas por la propia actividad del animal, por cambios en el ambiente externo. Intervienen prácticamente todos los órganos. ­ Mantenimiento del organismo dentro de los límites que le permiten desempeñar una función de manera adecuada ­ Sistemas reguladores que controlan y mantienen la homeostasis. 3 Condiciones esenciales del medio interno: su composición y propiedades físico-químicas concentración óptima de gases, nutrientes, iones, agua,... temperatura óptima, pH, presión volumen óptimo La coordinación funcional y la homeostasis se realiza en función del ambiente. Mientras se mantengan las condiciones del medio interno, la células del cuerpo seguirán viviendo y funcionando correctamente. estabilidad HOMEOSTASIS 4 Diferentes situaciones pueden originar un desequilibrio del medio interno y comprometer la funcionalidad del organismo calor, frío, traumas mecánicos, falta de oxígeno,...ejercicio, elevación presión arterial, dolor, tumores, ansiedad,...hemorragias, intoxicación, infección grave, exposición a dosis altas de radiaciones, operaciones quirúrgicas,... ¿Qué hace nuestro cuerpo para volver a la estabilidad? Utiliza Sistemas de Control y procesos de Regulación que tienen como finalidad: El mantenimiento de variables de importancia fisiológica dentro de un margen limitado frente a las alteraciones que pueden actuar sobre el sistema. Variables: p.e composición y propiedades de plasma sanguíneo, presión arterial, niveles de hormonas, glucemia, temperatura corporal, etc... Márgenes: valores fisiológicos normales Nuestro organismo logra mediante los sistemas de control y los procesos de regulación, la homeostasis del medio interno 5 Sistemas de control: características · Monitorización continua de las variables controladas: ­ receptores, sensores · Comparación con niveles adecuados · Puesta en marcha, en su caso, de los procesos necesarios para llevar la variable a su condición normal. · La mayoría de los sistemas de control actúan mediante mecanismos de retroalimentación Retroalimentación o feedback: influencia de la salida de un sistema sobre la entrada del mismo. Positiva: cuando la respuesta potencia el estímulo original Negativa: si la respuesta inhibe el estímulo original 6 ENTRADA Feedback (+) SALIDA estímulo o Feedback (-) O respuesta SENSOR EFECTOR CENTRO INTEGRADOR SISTEMA DE CONTROL Componentes de un sistema de control SENSOR O RECEPTOR Monitoriza cambios producidos y envía información CENTRO DE INTEGRACION Determina el punto de mantenimiento de alguna función DIANA O EFECTOR Recibe el mensaje del centro de control y emite una respuesta para compensar el cambio inicial 8 Ejemplo de un proceso homeostático 9 hipófisis Bucles de retroalimentación: esquema general en un eje neuroendocrino 10 Principales Sistemas Reguladores · Sistema Nervioso: principal sistema de regulación e integración. Amplio abanico de sensores internos y externos. Respuestas rápidas · Sistema Endocrino: sistema de regulación con respuestas más lentas y duraderas (señales hormonales). Importante conexión con el Sistema Nervioso: Sistema Neuroendocrino. 11 Tema 2 membranas celulares: repaso de estructura y función A) Sistemas de transporte a través de membranas celulares B) Comunicación celular: Señalizaciones intercelulares e intracelulares 12 Razón funcional de las membranas celulares MEDIO INTERNO 13 Breve repaso de la estructura de la membrana celular - Barrera/Aislamiento físico - Sostén estructuras intracelulares - Controla la entrada y salida de iones, la entrada de nutrientes y otras moléculas, la salida de productos del metabolismo celular - Permite la comunicación de la célula con el medio extracelular 14 Breve repaso de la estructura de la membrana celular lípidos 15 Breve repaso de la estructura de la membrana celular proteínas 16 · La membrana plasmática presenta permeabilidad selectiva · Moléculas hidrosolubles y cargadas no pueden pasar ­ La bicapa lipídica es impermeable a las moléculas cargadas o átomos cargados. · Na+, K+, Cl-, Ca2+, otros iones · Proteínas, ácidos nucleicos, azúcares y nucleótidos · Permeable a pequeñas moléculas polares no cargadas y a moléculas liposolubles · CO2, O2, H2O, NH3 para que las moléculas puedan atravesar la membrana es necesario una forma de transportarlas Proteínas de la membrana 17 Tipos de proteínas de la membrana implicadas en procesos de transporte de moléculas Canales de agua iónicos canales abiertos canales tipo compuerta - regulada por voltaje - regulada por ligandos - regulada mecánica o termicámente Transportadores uniportadores cotransportadores simport bidireccionales (contratransportadores) 18 CANALES Canales abiertos= Poros Canales iónicos compuerta 19 transportadores Características: Especificidad, competencia, saturación 20 Los sistemas de transporte a través de las membranas se estudian en función de: los requerimientos de energía y si usa o no proteínas de membrana o formación de una vesícula 21 Mecanismos de transporte de solutos (moléculas de gran tamaño o de pequeño tamaño y agua) - Utiliza la energía del movimiento molecular, no requiere aporte de energía Transporte pasivo/Difusión Difusión simple Difusión facilitada - Requiere aporte de energía (ATP) · · Transporte activo: primario y secundario Endocitosis Exocitosis 22 Transporte pasivo/difusión El movimiento de las moléculas depende de las diferencias químicas y eléctricas que hay a los dos lados de la membrana. No necesita energía (ATP) ocurre a favor de gradiente electroquímico la capacidad de difundir a través de la bicapa depende de: * la diferencia de concentración a ambos lados de la membrana * la permeabilidad de la membrana a la sustancia * la temperatura (energía cinética de las moléculas) * la superficie de la membrana DIFUSIÓN SIMPLE - a través de la bicapa lipídica (inespecífico): O2, CO2, N,..AG, moléculas de naturaleza lipídica, NH3, alcoholes de pequeño tamaño. agua (paso por ósmosis) - a través de canales de agua (aquaporinas)*** DIFUSIÓN FACILITADA - mediada por proteínas de membrana · DIFUSIÓN · · · Utiliza la energía cinética del movimiento molecular y no requiere una fuente de energía externa Movimiento de las moléculas desde un área de mayor concentración hacia otra de menor concentración La difusión continua hasta que las concentraciones alcanzan el equilibrio Es más rápida (velocidad de difusión) ­ ­ ­ ­ ­ A mayor gradiente de concentración A mayor superficie de membrana En distancias cortas Con temperaturas altas > permeabilidad de la membrana a la molécula · A < tamaño de la molécula · Solubilidad de la molécula en lípidos 25 LAS REGLAS PARA LA DIFUSIÓN SIMPLE PUEDEN COMBINARSE EN UNA ECUACIÓN Ley de la difusión de Fick · Determinación del flujo (J) de una sustancia (X) a través de la membrana (tasa neta de difusión) Superficie x grad concen x permeab membr Velocidad de difusión proporcional Espesor membr Solubilidad en lípidos Permeab membr proporcional Tamaño molec Transporte de agua Proceso de movimiento neto de agua causado por una diferencia de concentración de la misma. Mecanismo de transporte pasivo que tiende al equilibrio de las soluciones a ambos lados de la membrana. Durante la ósmosis, las moléculas de agua atraviesan la m.p. de dos maneras Moviéndose a través de la m.p. A través de los canales de agua (acuaporinas) 27 Transporte de agua Presión osmótica · La fuerza que dirige el movimiento de agua a través de la membrana es la diferencia de concentración de agua a ambos lados de la membrana. · Presión osmótica de una solución se define como la presión necesaria para interrumpir el flujo de agua neta a través de una membrana que separa la solución de otra compuesta por agua pura · Ecuación que determina la presión osmótica de una solución es: = n RTC = presión osmótica de la solución n = es el número de partículas producidas por la disociación de una molécula de soluto R = constante universal de los gases T = temperatura absoluta C = concentración del soluto en moles/litro 28 Canales iónicos El movimiento rápido de los iones a través de la membrana es importante para muchas funciones de las células, p.e.: - el potencial de acción de las células nerviosas - la contracción del músculo - la función marcapaso

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