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UNIDAD UNO: PROCESOS FISIOLÓGICOS GENERALES
Tema 1: Concepto de homeostasis. Mecanismos de control homeostáticos.
Tema 2: Fisiología de las células excitables. Concepto de excitación, conducción y transmisión. Tipos de sinapsis. Los neurotransmisores: tipos y funciones. Estructura de la células excitables: la neurona y la fibra muscular. Bases iónicas de la contracción y la relajación muscular. Tipos de contracción y regulación de la contracción.
Quizás lo mas importante de la Fisiología sea comprender:
1.Como se regula las diferentes funciones orgánicas.
2.Como estas funciones interactúan entre sí.
3.Como es el proceso de adaptación a los cambios en las condiciones del entorno.
CONCEPTO DE MEDIO INTERNO
CLAUDE BERNARD (1813-1878)
MEDIO INTERNO:“la condición primaria que
permite la existencia libre e independiente”
Esta independencia de las condiciones externa
depende de la capacidad de mantenerlo relativamente
constante
• Los organismos multicelulares están inmersos en un medio externo, aire o agua.
• Sin embargo, las células viven en un medio interno líquido (líquido extracelular)
• La mayoría de las células no se exponen al medio externo sino que interactúan con él a través del medio interno.
• El medio interno se renueva continuamente a través de la sangre.
• El medio exterior cambia sus condiciones frecuentemente.
Las condiciones del medio interno han de mantenerse dentro de unos límites estrechos.
Las condiciones mas destacables son:
• Las presiones y concentraciones de oxigeno y anhídrido carbónico.
• La concentración de glucosa y otros metabolitos.
• La presión osmótica
• Las concentraciones de hidrogeniones (pH), de iones de potasio, calcio y magnesio.
• La temperatura.
Walter B. Cannonfisiólogo y neurólogo americano, en 1928 presenta su artículo "Organization for Physiological Homeostasi"
HOMEOSTASIA“Es el mantenimiento de la constancia del medio interno por la acción coordinada
de todos los procesos fisiológicos”.
1. El organismo ha de funcionar en condiciones variables.2. Para que éstas variaciones no afecten el organismo debe reconocer el alejamiento de la
normalidad y poner en marcha mecanismos que la restituyan.3. Los cambios de la normalidad pueden ser por exceso o por defecto y existen mecanismos
homeostáticos que se oponen a una u otra dirección.4. La regulación de un parámetro a veces involucra a varios mecanismos que actúan de forma
coordinada o simultáneamente.5. La efectividad de los mecanismos homeostáticos varía con el ciclo vital unos se van
perfeccionando y otros van perdiendo efectividad.
Comemos
DISMINUYEGLUCOSA EN
SANGRE
PANCREAS
SUPRARRENALES Libera Adrenalina
Libera Glucagón
SNCAumenta el apetito
Modifica nuestra
conducta
AUMENTA GLUCOSA
EN SANGRE
Aumenta la frecuencia cardiaca(mayor flujo de sangre para llevar O2
a los músculos y transportar CO2 a los pulmones para su liberación)
Aumenta la necesidades de O2 ya que se ha consumido
Aumento de la Frecuencia respiratoria para aumentar la
concentración de O2 y eliminar mayor cantidad de
CO2
Ejercicio
Aumento de la actividad muscular
Aumento del metabolismo muscular
Aumenta el consumo de O2 Aumenta la producción de CO2
LOS MECANISMOS DE CONTROL son una extensa y compleja red de comunicaciones
denominado BUCLE DE CONTROL DE RETROALIMENTACIÓNque manejan información nerviosa y endocrina.
SISTEMA ENDOCRINO
Hormonas
SISTEMA NERVIOSO
Neurotransmisor
Sistemas de Control
Variable regulada (Temperatura, presión, glucosa, calcio,…)
El sensorEstructuras capaces de detectar (“sentir”) las variables para las que están especializados e informar de los valores al centro controlador o de integración.
Controlador o centro integrador.Es el lugar donde se comparan los valores enviados con los valores normales.Se originan respuestas como resultado de esta comparación para corregirlos o mantenerlos.
El Efector. Los encargados de modificar de forma directa las variables.Los músculos.Los órganos.Las glándulas.
Bucle o retorno de la información.
RetroalimentaciónFlujo de
información que se da en un bucle o lazo de forma cerrada.
COMPONENTES
Retroalimentación negativa
Se detectan los cambios en la variable y se
envían (retroalimenta) al controlador quien envía una orden al
efector para que actúe oponiéndose al cambio
original.
PRESIÓN ARTERIAL
TEMPERATURA
• La variable regulada no es detectada por un sensor
• lo que se detecta son alteraciones que van a actuar sobre la variable
• por tanto pueden efectuar correcciones antes que ocurra el cambio.
• especialmente utilizado cuando se desea un cambio en el tiempo
• y generalmente actúa con sistemas de retroalimentación negativa.
RETROALIMENTACION ANTERÓGRADA
Retroalimentación anterógrada ¿? ¿?¿?
La frecuencia cardiaca y la respiración aumenta antes de comenzar a correr
¡!
2º
Los movimientos y las fuerzas están en
consonancia con el peso previo a la acción.
¡! ¡!
1º
1º
1º
2º
2º
Retroalimentación positiva
Despolarización de la membrana
Aumenta la permeabilidad del Na+
Entra Na+
en la célula
Potencial de acción
Inactivación de los canales de sodio
Estrógenos
Secreción de hormona Gonadotropina
Liberación de hormona
Luteinizante
Ciclo menstrualOvulación
La detección de la variables pone en marcha acciones
que refuerzan el cambio de la variable.
Esta retroalimentación no es reguladora ni conduce a la
estabilidad sino que tienden a ampliar o reforzar el
cambio que se está produciendo.
Equilibrio homeostático
Cambios en el medio Exterior
(líquido extracelular)
Cambios en el medio intracelular(citoplasma)
Perdida de la homeostasis
Actuación de los mecanismos de compensación
Estado de desequilibrio por fallo de la compensación y
de los mecanismos de control
ENFERMEDAD
Se vuelve al equilibrio por acierto de los mecanismos
de compensación y de control
SALUD
Agua
intr
avas
cula
r 25%
Agua intracelular 65%
Agua intersticial 10%
Materia/Energía
Materia/Energía
Materia/Energía
Estado de equilibrio
• Ocurre cuando dos fuerzas de sentido contrario se contrarrestan.
• Cuando hay equilibrio, no existe transferencia neta de sustancias o energía entre ambos
Porque no existen fuerzas químicas o físicas que favorezcan el movimiento neto en una dirección o en otra.
Estado estacionario
• No cambia con el tiempo.
• La concentración de una sustancia en un compartimento es constante
Porque si no hay perdida o ganancia neta de sustancias las entradas y salidas son iguales.
En A, B y C los sistemas se encuentran en estado estacionario ya que entra la misma cantidad de liquido que sale.
En C, los compartimentos X e Y están en equilibrio ya que tienen el mismo nivel de líquidos.
Estado estacionario puede aplicarse a uno o varios compartimentos del sistemaEl estado de equilibrio describe la relación, al menos entre dos compartimentos adyacentes que pueden intercambiar materia o energía
EQUILIBRIO ESTACIONARIO
El estado estacionario y el de equilibrio se presentan en condiciones de estabilidad, sin embargo:
• El estado estacionario no indica necesariamente un estado de equilibrio.• Mantener el estado estacionario puede requerir un gasto energético.
Miliequivalentes/litro Na+ K+ Cl- CO3H- Proteínas
Intracelular 14-15 140-150 9 10 74
ExtracelularPlasma 140-150 4-5 107-125 27 16
Intersticial 143 4 117 27 2
Na+14-15
Agua intersticial 10%
Na +
140-150
K+ 140-150K+ 4-5
La comunicación celular:No debemos confundir comunicación con conexión.
La comunicación tiene por objetivo intercambiar información entre las células
La conexión tiene por objetivo mantener unidas a las células en un determinado tejido. Aunque, es evidente, que según el modo de unión, ésta puede intervenir en la comunicación.
Desmosomas: Puntos de soldadura entre células parecido "al velcro". (Ej. La piel)
Su función es unir las células fuertemente ya que anclan los filamentos intermedios del
citoesqueleto.
Uniones en hendidura:Es la adherencia de los canales existentes en las membranas
celulares.
Sus funciones son formar túneles que facilitan el paso de moléculas o facilitar la transmisión de impulsos nerviosos. (Ej. Músculo cardiaco)
Uniones estrechas:Son membranas estrechamente fusionadas. (Ej. intestino)
Entre sus funciones se encuentra el proporcionar selectividad a las membranas celulares, impidiendo el paso
de ciertas sustancias
Tipos de conexiones celulares
Tipos de comunicación celular
1. Directa2. Local
• Autocrina• Paracrina
3. Nerviosa4. Endocrina5. Neuroendocrina
Niveles de control CONTROL INTRACELULAR:
• Regulan funciones dentro de la célula
• Mediados frecuentemente por enzimas y genes.
CONTROL INTRÍNSECO:
• Ocurre a nivel tisular y también se les llama control local o autorregulación.
• Suelen utilizar sustancias químicas.
CONTROL EXTRÍNSECO:
• Se produce por una acción exterior actuando a nivel orgánico.
• Utiliza el sistema nervioso y el endocrino.
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
La Célula en estado estacionario no tiene equilibrio
de iones a ambos lados de la membrana
Existe diferencia de iones lo cual permite una diferencia de
potencial
POTENCIAL DE MEMBRANA
Iones >>> POTENCIAL ELECTROQUÍCO
• Gradiente concentración
• Potencial eléctrico.
No iones > >> POTENCIAL QUÍMICO
DESPOLARIZACIÓN:
Cambio de polaridad en una zona concreta de la membrana
Por el paso de iones a través de la membrana
Que altera la cantidad de cargas eléctricas.
REPOLARIZACIÓN
Es un proceso por el que la célula recupera su potencial de membrana
Pero no su estabilidad pues recupera las cargas pero los iones en su concentración habitual
Está en estado estacionario
1. Un estímulo abre los canales de sodio permitiendose que se difunda hacia el interior celular lo cual origina una despolarización de la membrana.
2. Al alcanzarse una diferencia de potencial mínimo, llamada umbral, se abren los canales de Sodio que dependen del voltaje.
3. Se despolariza aún más la membrana.4. Se alcanza la magnitud máxima del
potencial de acción al cerrarse los canales de Na.
5. Se produce una meseta por la apertura de canales lentos de Calcio (Dependients de voltaje)
6. Se inicia la repolarización abriendose los canales de K permitiendo la difusión de K al exterior.
7. Comienza a funcionar la bomba de Na-K
Na+
A
B
C
K+
CA
POTENCIAL DE
ACCIÓN
Es una onda de despolarización que viaja por toda la membrana plasmática
POTENCIAL DE
ACCIÓN
Es una onda de despolarización que viaja por toda la membrana plasmática
SIN MIELINA
CON MIELINA
Transmisión
sináptica
FUENTES DE ENERGIA PARA LA
ACTIVIDAD MUSCULAR:
• ATP
• GLUCOSA
• OXIGENO
• AEROBIA
• ANAEROBIA
Detalle de la vascularización muscular >>>>
1. Neurona motora2. Unión
neuromuscular3. Fibras musculares5. Célula de Schwann
UNIDAD MOTORA
CONTRACCIÓN
Descarga de la neurona motora
Liberacion de acetilcolina y union a los receptores nicotinicos del sarcolema
Aumento de la conductividad para el Na y el K originandose un potencial de accion por despolarización de la membrana que se transmite rapidamente por todas las fibrillas gracias a lo túbulos en T.
Se libera Ca por el retículo sarcoplásmico y se une a la troponina permitiendo que la tropomiosina se desplace.
Se deslizan los filamentos finos sobre los gruesos por la formación de enlaces entre la actina y la miosina.
RELAJACIÓN
Se bombea Ca hacia el interior del retículo sarcoplásmico mediante la bomba ATPasa-calcio-dependiente.
Se liberan los iones captados por la troponina.
Se suspenden los puentes entre la actina y la miosina.
Los filamentos vuelven al estado de reposo.
Tipo
s de
con
trac
ción
ContracciónEspasmódica
REGULACIÓN DE LA CONTRACCIÓN
• Número de fibras musculares estimuladas (RECLUTAMIENTO)
• Frecuencia de la estimulación.
• Fatiga
• Fenómeno en Escalera (Treppe)
• Tono muscular o contracción tónica.
1. Estado metabólico: FATIGA Y FENOMENO DE ESCALERA
2. Cantidad de carga.
3. Reclutamiento de unidades motoras
4. Longitud inicial de las fibras musculares (Relación longitud tensión):
La máxima fuerza que un músculo puede desarrollar es directamente proporcional a la longitud inicial de sus fibras.
• Si la longitud inicial es corta no puede desarrollar mucha tensión pues los sarcómeros están comprimidos.
• Si comienza a contraerse a una longitud distendida sus miofilamentos gruesos están muy separados de los finos y poder así comprimir eficazmente los sarcómeros.
FACTORES QUE INFLUYE EN LA INTENSIDAD DE LA CONTRACCIÓN
• Sus células están dispuestas en forma de husos y tienen un solo núcleo.
• No tienen túbulos en T y su reticulo sarcoplasmico está poco definido. El calcio para la contracción procede directamente del exterior y se une a una proteina llamada calmodulina en vez de a la troponina.
• La disposición de los miofilamentos están dispuestos en forma de red en la fibra muscular y se une por sus extermos al sarcolema (membrana plasmática).
• La contracción origina una bola cuando los enlaces cruzados tiran de los filamentos finos.
CARACTERISTICAS DEL MÚSCULO LISO
Tipos de músculo visceral: Monounitario• cuando sus fibras se unen mediante
uniones en hendidura formado hojas continuas.
• Es el mas abundante presente en la pared de muchas estructuras huecas
• Posee una autoexcitación (onda peristaltica)
Multiple• Formado por muchas monounidades
independientes.
• No suelen producir sus propios impulsos ya que responden a estimulos nerviosos.