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FISIOLOGÍA PRIMERA UNIDAD La fisiología explica cómo funcionan los seres vivos, física y químicamente. Deriva de la anatomía. Estos procesos ocurren en los sistemas fisiológicos (órganos). HOMEOSTASIS. Permite a los seres vivos a adaptarse al medio ambiente. La homeostasis permite que el ser vivo se mantenga en equilibrio interiormente. Claude Bernard: observó que hay una serie de mecanismos vitales que deben mantenerse constantes para mantener el medio interno. Estos mecanismos están especializados para ello. Mecanismos Homeostáticos. Cannon: acuña el término de HOMEOSTASIS para describir la regulación del ambiente interno. Clasificación de los mecanismos. CLASIFICACIÓN DE AQUELLOS PARÁMETROS: 1) Condiciones que necesita la célula para vivir: Osmolaridad (concentración de electrolitos principalmente potasio de sodio en un sistema acuoso, o sea, la capacidad de retener agua. Mientras más electrolitos, más capacidad de retener agua), temperatura (energía, movimiento de las partículas que tenemos en nuestro cuerpo, se mide en grado Celsius kelvin y fr) y pH (concentración de iones de hidrógeno, -Log[H+] las enzimas deben funcionar a un pH, t° y osmolaridad específicos, el rango normal de pH es de 5,2 a 6,6). * no confundir temperatura con calor pues el calor es la energía que se traspasa de un cuerpo a otro. 2) Materiales para las necesidades de la Célula: Agua (la cantidad de agua que posee un organismo se llama Volemia, que viene de volumen), oxígeno (es el último aceptor de electrones en la cadena transportadora sin él, los e- del NADH y el FADH no se transforman en ATP ni GTP), sodio (Natremia es la cantidad de sodio que circula por el cuerpo), calcio (Calcemia), nutrientes. 3) Secreciones internas que las células utilizan para comunicarse: hormonas, neurotransmisores (van más allá de la sinapsis e impulsos

nerviosos, hay neurotransmisores que funcionan como hormonas o factores de crecimiento), factores de crecimiento (moléculas pequeñas que le indican al cuerpo por ejemplo cuando, como y en que sentido crecer, no se relacionan con las hormonas de crecimiento) (algunos factores de crecimiento se generan en el cerebro y producen rehabilitación neurológica, en persona de +35 o +45 ya no ocurren, por ello las enfermedades neurodegenerativas aparecen mayormente en esa edad). En diabéticos estos factores son casi nulos. La clasificación de Cannon sigue vigente hasta el día de hoy, Cannon señala que si uno de estos parámetros se pierde ocurre una enfermedad. Desde ahí establece el concepto de esta. Si por alguna razón la temperatura baja o sube se activa un mecanismo homeostático (se activa cuando el individuo se encuentra en condición de normalidad) o para regularlo. Si por algún motivo este parámetro sale de control, llegamos a la condición de enfermedad ya que el mecanismo homeostático no es capaz de controlar. Lo que comienza a actuar para regular recibe el nombre de mecanismo compensatorio, estos son procesos que sacan al individuo de la condición de enfermedad y lo devuelven a la normalidad, está por ejemplo la fiebre (arma de doble filo), el vómito, reflejo que elimina la concentración de una sustancia irritable, es regulado por el hipotálamo y el mesencéfalo, la diarrea, coagulación sanguínea, que permite detener hemorragias, cicatrización, permite que los órganos restauren su funcionamiento. Los mecanismos homeostáticos son todos desde nuestro cuerpo, pero los compensatorios no necesariamente. LA HOMEOSTASIS. Los mecanismos homeostáticos: cada vez que sube o baja la temperatura esto pasa por un efector que genera el equilibrio de esta. El centro integrador es el hipotálamo, funciona como el computador que posee el encéfalo, responsable de percibir los cambios ambientales y generar respuestas como los escalofríos. Lo que varía en cada mecanismo homeostático es el efector.

Los procesos de mecanismo homeostáticos ocurren por Retroalimentación. Si tenemos varios pasos, el efecto que se produce en el último paso puede ejercer una acción sobre los pasos anteriores, puede alterarlas o modificarlas. La retroalimentación más utilizada es la (-) negativa (inhibición). En la retroalimentación negativa, el último paso es capaz de inhibir los primeros, para que el último paso no se acumule.

Cada vez que el índice de la hormona aumenta, la retroalimentación (-) hace que disminuya; se elimina todo el historial del proceso y vuelve a ocurrir, la retroalimentación negativa vuelve a hacerla bajar, y así se mantiene entre un máximo y un mínimo dentro de un promedio. Si se arranca de esos parámetros indica enfermedad. La retroalimentación (+) positiva, ocurre cuando el producto estimula al inicio para que se produzca más (por ejemplo, la contracción del útero al momento del parto). Equilibrio dinámico* preguntar

MEDIO INTERNO Y CELULAR La homeostasis ocurre al interior del cuerpo.

El medio interno solo existe en organismos pluricelulares. Sirve de puente y comunicación entre el medio externo para llevar nutrientes y oxigeno hacia las demás células. El oxígeno, por ejemplo, no es capaz de llegar a las células de la piel a menos que sea respirado por nosotros y pase por la sangre. El medio interno es el lugar en donde ocurre la homeostasis. Está constituido principalmente por agua la cual va reduciendo con el pasar de los años; los hombres tienden a retener más agua que las mujeres. La mayoría del agua (2/3) se encuentra retenida en nuestras células, esta no forma parte del medio interno. El otro tercio, que, si corresponde al medio interno, se encuentra en los fluidos extracelulares y dentro de la piel. Tres cuartos de este tercio corresponden al LEC y un cuarto al plasma (de 42 litros totales de agua, 3,5 forman parte del torrente sanguíneo). Para que un organismo mantenga su volemia de forma correcta, la cantidad de agua que ingresa debe ser igual a la cantidad de agua que sale, para mantenerse en equilibrio. ¿Cómo ingresa el agua a nuestro cuerpo? Únicamente por vía digestiva, luego entra al torrente sanguíneo, se dirige a los líquidos intersticiales y desde ahí se dirige a la célula. ¿cómo perdemos el agua? Para que deshidratemos la célula, los líquidos extra celulares tienen que ser muy hipertónicos (mucha concentración de sal), las células comienzan a crenarce. El “hachazo” es producto de una deshidratación excesiva del tejido nervioso. La cantidad de agua que debemos incorporar es la misma que perdemos, la mayor cantidad de esta la obtenemos desde los alimentos. Tenemos un mecanismo homeostático (sed) que se encarga de reponer agua líquida. Si bebemos mucha agua hacemos más orina perdiendo minerales importantes. Sin sodio, sin potasio ni calcio no existe contracción muscular, la inexistencia de estos minerales o la baja cantidad de ellos nos puede llevar a la muerte. El medio interno está formado por la sangre, el plasma intersticial, la linfa.

Gracias al medio interno, las fluctuaciones que están fuera del cuerpo se traducen en fluctuaciones pequeñas (temperatura). MEMBRANA CELULAR. Las membranas son fluidas, eso quiere decir que la mayoría de sus componentes no están unidos mediante enlaces covalentes fuertes. En el proceso de crecimiento celular, la membrana de la célula animal puede reventarse y lo que evita que eso suceda es el colesterol. No existe colesterol bueno ni malo, es solo un colesterol y es bueno, sin él, la célula se revienta. Lo que es malo o bueno son las lipoproteínas que transportan el colesterol. LDL: mala, sueltan el colesterol, baja densidad. HDL: buena, transporta de forma eficiente el colesterol. El hígado es quien forma las lipoproteínas, por eso hay que cuidarlo. Los glúcidos también son muy importantes. Generalmente son polisacáridos ramificados que se ubican sobre algunos lípidos o proteínas, hacia el lado externo de la célula. Dentro de las membranas, el componente principal son las proteínas. Las proteínas de membrana son responsables básicamente de todas las funciones de la membrana. Existen de dos tipos: a) Integrales: se encuentran insertas en una o dos de las capas. Reciben el nombre de transmembranales, desde la perspectiva fisiológica son las mas importantes. b) Periféricas: no están insertas, están unidas en la membrana, pero no la atraviesan. TRANSPORTES. TRANSPORTE PASIVO El transporte pasivo no gasta ATP porque se realiza a favor de un gradiente de concentración, este puede clasificarse de varias formas. ° Difusión simple: Se puede realizar a través de la membrana sin ayuda de ninguna proteína. Las moléculas deben ser pequeñas y apolares.

° Transporte mediado: se llama así porque las sustancias atraviesan a través de una proteína transmembranal. Puede ser de dos tipos, canales iónicos, proteínas transmembranales que contienen un poro y transportan iones. Carriers (o transportador), poseen poros muchos más grandes, realizan la conducción de sustancias orgánicas. Sobre el transporte mediado:  Canales iónicos: altamente específicos, un canal de potasio solo transportará potasio. Realizan transportes en pocas milésimas de segundos, son demasiado rápidos. Poseen compuertas que se abren y cierran, conforman porciones de la proteína misma. estas compuertas poseen “bisagras” formadas por enlaces peptídicos. Estos canales no siempre se encuentran abiertos. Según los estímulos que abren o cierran estas compuertas, los canales iónicos se clasifican en cuatro grupos o familias: o Canales constitutivos o canales de fuga: no tienen compuertas por lo que se pueden abrir y cerrar; de vez en cuando la célula acumula iones y a través de estos canales los iones se fugan. Los mas importantes son los canales de fuga de potasio que existen en casi todas las membranas de las células excitables. Otro ejemplo son los canales de sodio y calcio que se encuentran en los cardiomiocitos, estos reciben el nombre de canales If. o Canales dependientes de voltaje (canales Vd.): estos se abren o cierran según cambios de polaridad o cargas, los canales de sodio Vd, potasio Vd y calcio Vd son los que veremos más. o Canales dependientes de ligando (Dl): las compuertas se abren si una sustancia se une cerca del punto donde está la bisagra, o sea, estas compuertas necesitan una llave para poder abrirse. Esta llave se llama ligando y puede venir desde el exterior un ejemplo de estos es la Acetil colina. También puede venir desde el interior (lado citoplasmático o intracelular), un ejemplo son los canales de sodio en las sinapsis lentas. o Canales dependientes de cambios físicos (o mecánicos): se abren o se cierran cuando la membrana se dobla, aplasta, arruga, etc. Suele encontrarse en el órgano de Corti (el cual transforma las

ondas mecánicas en sonido), captando la vibración del sonido la membrana se dobla y sus cilios se estiran hacia un lado, al estirarse, los canales abren sus compuertas y producen fenómenos de conducción de impulso nervioso.

Pensemos en los canales 2, 3 y 4… aquellos que poseen compuerta. Las compuertas de los canales iónicos pueden estar: abiertas, cerradas y con llave. ESTADOS CONFORMACIONALES DE LOS CANALES IÓNICOS (que poseen compuertas).  REPOSO: cerrado, pero sin llave. Están disponibles para una apertura, o sea, pueden abrirse.  ACTIVACION: al aparecer el estímulo, el canal se activa y se abre. Permite el paso de una corriente iónica.  INACTIVADO: una vez que desaparece el estímulo que abrió las compuertas, los canales se cierran y “quedan con llave”. No está disponible para una apertura. Luego, se repite el ciclo. Una vez que desaparece el estímulo, las bisagras se traban negando una apertura, es por esto que espera unas milésimas de segundos para que los enlaces se vuelvan a reacomodar y así volver al estado de reposo. CARRIERS Altamente específicos, no poseen compuertas. Los carriers para aguas son las acuaporinas. Para transportar, todo el Carrier (proteína) sufre un cambio conformacional, el poro se abre por el lado que ingresará la molécula, se cierra y luego se abre por el lado opuesto donde botará la sustancia. TRANSPORTE ACTIVO Se realiza en contra del gradiente de concentración, por lo que, en consecuencia, el transporte acumula una sustancia para dentro o fuera (la concentra). La única forma para realizar esto es gastando energía (ATP). Las

proteínas que realizan este transporte se conocen como BOMBAS, (a diferencia del transporte pasivo que realiza los procesos a través de carriers o canales). Las bombas funcionan de formas muy similares a los carriers, son altamente específicas, modifican su forma, no poseen compuertas, pero la diferencia es que la bomba funciona en contra del gradiente y gasta energía. La bomba gasta el ATP por el lado citoplasmático y queda fosforilada; la bomba recibe el nombre de la sustancia que transporta. Si gasta atp directamente lleva el atp y luego la sustancia, por ej: Bomba ATPx. Hay un tipo de bomba que aprovecha la acumulación de sustancias fuera de la célula que van a ingresar (por otra bomba), para ingresar otras sustancias. Aprovechan como el “impulso”, de esta forma no utilizan ATP, sino que la energía de ese transporte. Se dice que es transporte activo secundario, a estas no se les coloca el adjetivo ATP en el nombre. Un ejemplo de esta bomba es la bomba sodio cloro que se genera aprovechando la energía del transporte activo primario “bomba sodio potasio”. Los carriers o bombas pueden realizar tres tipos de transportes: Uniporte: mueven solo una molécula en una única dirección. Transporte acoplado: mueven dos sustancias al mismo tiempo, donde alguna molécula en concreto se acopla al movimiento de otra. Si las dos sustancias se mueven a la misma dirección reciben el nombre de Simporte, cuando se mueven en direcciones opuestas se llaman Antiporte. La acción sumada de todos los canales iónicos, transportes, carriers, etc., nos demuestran que en toda la vida de la célula se concentran sustancias afuera y dentro de la célula que son diferentes. Asimismo, existe diferencia de concentraciones en el medio intracelular y extracelular. La mayoría de las sustancias desequilibradas poseen cargas, lo que genera una acumulación de cargas desiguales. Todo funciona gracias a la existencia de estas diferencias. La mayoría de las sustancias que se acumulan tanto fuera como dentro son iones, esto provoca los gradientes de concentración de carga, o gradientes electroquímicos. Uno de los principales responsables de los gradientes electroquímicos es la Bomba ATPasa Na+/K+. esta bomba realiza Antiporte y pasa por 6 etapas.

 La primera etapa es la carga de la bomba, esta se encuentra mirando hacia el interior de la célula, por donde entran tres iones de sodio.  En la segunda, la bomba se fosforila. Este fosforo proviene del ATP, (cada vez que a una proteína se le agrega fosforo, se fosforila y recibe energía, así comienza a funcionar).  En la tercera la proteína se abre hacia fuera, botando 3 sodios hacia el medio extracelular.  (cuarta) Al mismo tiempo en que se encuentra abierta hacia fuera, ingresan dos iones de potasio, mientras se des-fosforila, desactivándose la bomba y quedando en estado de reposo.  Posterior al estado de reposo, procede a abrirse hacia el interior y elimina los iones potasio hacia el interior también.  Luego se repite el ciclo. (el fosforo que se elimina en el proceso queda inactivo, este debe provenir de ATP siempre en este caso). Esta bomba bombea tres sodios hacia fuera y dos potasios hacia dentro, si pensamos en sus cargas, serían tres cargas positivas hacia fuera por dos cargas positivas hacia dentro, acumulándose las cargas positivas afuera. (la energía se gasta en el transporte de sodio, el ingreso del potasio no necesita de energía). DIFERENCIA DE POTENCIAL: se utiliza en física para ver las diferencias de concentraciones de carga entre un punto y otro. Se mide en voltaje. En células grandes, los electro fisiólogos comenzaron a identificar diferencias de cargas (positivas). En teoría (porque en ese tiempo no se confirmaba), con la bomba sodio potasio se vería que se concentraba mayor carga al exterior. En células grandes como los ovocitos ll, estos científicos comenzaron a pincharlas para ubicar un electrodo por dentro y otro por fuera para medir la diferencia de potencial de acumulación de cargas. El valor aprox era de -70 milésimas de voltios, lo cual demuestra que la diferencia de carga era positiva. El problema era que de inmediato apreciaron que este valor (-70), no se podía explicar únicamente por la actividad de la bomba ATPasa Na+/K+, sino

que debería haber otros elementos en la membrana que acumulen más cargas ya que -70 en algunas células muy pequeñas es demasiado elevado.  El primer elemento son las bombas ATPasa Na+/K+; otro elemento transmembranal importante son los canales de fuga de potasio (los cuales no tienen compuertas, por lo que siempre están transportando), la mitad del potasio que ingresa se devuelve para afuera, generando una mayor diferencia de potencial y gradiente electroquímico. El tercer elemento es que en el citoplasma se encuentran unas proteínas globulares (proteínas aniónicas) que en su superficie poseen carga negativa, atrayendo cargas positivas, neutralizando sodio y potasio del citoplasma, provocando que desaparezcan cargas positivas del interior. Esto genera que el gradiente electroquímico sea aun mayor. Estos tres elementos provocan que la membrana establezca un gradiente electroquímico. Cuando esto ocurre la membrana se encuentra polarizada. Que esté polarizada significa que en el lado externo hay mayor carga positiva que en el lado interno, no que en el lado interno existe mayor carga negativa. Los primeros electro fisiólogos le llamaron a este fenómeno de polarización, potencial de reposo. (la célula más grande que poseemos en el cuerpo se llama Ovocito ll) FISIOLOGÍA NEURONAL. Las células excitables son capaces de manejar sus potenciales de reposo y transformarlos en otros fenómenos. Se llaman así ya que la transformación de sus potenciales de reposo la hacen mediante estímulos. Los principales tipos de células son las neuronas (transforman los PR en impulsos nerviosos), células musculares (transforman los PR en contracción), células secretoras (transforman los PR en secreciones). TEJIDO NERVIOSO Las neuronas, en el sistema nervioso humano son alrededor del 40%, mientras que, el 60%, corresponde a células gliales. Las células gliales son diferentes en el sistema nervioso periférico y central.

En el periférico, tenemos las células satelitales, generalmente ubicadas en los ganglios, son células de soporte que además regulan y controlan las concentraciones de iones, las células de Schwann que generan la vaina de mielina y factores neurotróficos (provienen de las células de Schwann), capaces de producir proteínas que estimulan el crecimiento de los axones cuando estos se cortan. En el central, encontramos a los oligodendrocitos, que cumplen funciones similares a las células de Schwann (forma vaina de mielina), pero no producen neurotróficos, los astrocitos, que además de ser células de soporte, forman la barrera hematoencefálica (BHE, investigar sobre eso), esta es una barrera física en la cual las células cierran a los capilares que ingresan al tejido nervioso, impidiendo el ingreso de sustancias y patógenos que circulan por la sangre al interior del tejido nervioso. Los astrocitos también producen factores neurotróficos, que a diferencia de los que produce la célula de Schwann, provoca que las neuronas tengan mayor plasticidad neuronal y así puedan aumentar sus ramificaciones mejorando su conectividad, esto permite que las personas tengan mejor memoria, además, permite que la BHE se termine para eliminar desechos del tejido nervioso. Con la edad, la cantidad de las funciones de los astrocitos va disminuyendo y es por esto que uno envejece. Los astrocitos administran potasio y neurotransmisores, en la sinapsis, por ejemplo, no solo participan las neuronas pre y post sinápticas, sino que además un astrocito. Las microglías, células derivadas del sistema inmune, cumplen funciones similares a los neutrófilos, patrulla eliminando patógenos y elementos que no sirven. Finalmente, Células ependimiales, recubren las cavidades internas; durante el desarrollo fetal son estas células las que dan origen a todas las células nerviosas incluyendo a neuronas. En periodo fetal son células madres. C...