UNIDAD I

Introducción a la fisiología: la célula y la fisiología general.

CAPÍTULO 1

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

La fisiología es la ciencia que pretende a explicar los mecanismos físicos y químicos responsables del origen, desarrollo y progresión de la vida.

Fisiología humana es la ciencia que intenta explicar las características y mecanismos específicos del cuerpo humano que hacen de un ser vivo.

Las células como unidades vivas del cuerpo.

La unidad viva básica del cuerpo es la célula. Cada órgano se encuentra formado de muchas células diferentes las cuales se encuentran unidas medianteestructuras de soporte intercelulares.

El cuerpo en su conjunto está formado en torno a 100 billones de células. Cada una de ellas está especialmente adaptada para realizar una o más funciones concretas. Aunque las múltiples células del cuerpo son muy diferentes entre sí, todas ellas tienen determinadas características básicas que son similares.

Además, prácticamente todas las células tienen la capacidad de reproducirse formando más células de su propio tipo. Por fortuna, cuando se destruyen células de un tipo en particular, el resto de las células de este tipo genera nuevas células hasta rellenar el espacio dejado por las anteriores.

Líquido extracelular: el medio interno.

Diferencias entre los líquidos extracelular e intracelular

El líquido extracelular contiene grandes cantidades de iones sodio, cloruro y bicarbonato más nutrientes para las células, como oxígeno, glucosa, ácidos grasos y aminoácidos.

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.

Homeostasis: mantenimiento de un medio interno casi constante.

En 1929, el fisiólogo estadounidense Walter Cannon (1871-1945) acuñó el término homeostasis para referirse al mantenimiento de unas condiciones casi constantes del medio interno. Esencialmente todos los órganos y tejidos del organismo realizan funciones que colaboran en el mantenimiento de estas condiciones relativamente constantes.

Los diversos iones, nutrientes, productos de desecho y otros componentes del organismo están regulados normalmente dentro de un intervalo de valores, los cuales no se encuentran fijos. Se considera que existe una enfermedad cuando hay una ruptura en el estado de la homeostasis. Pero aún en presencia de enfermedades, los mecanismos homeostáticos siguen activos y mantienen las funciones vitales a través de múltiples compensaciones.Transporte en el líquido extracelular y sistema de mezcla: el

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

El líquido extracelular circula por el organismo por medio de dos etapas. La primera 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. Se conoce que la sangre atraviesa la totalidad del circuito corporal una media de una vez por minuto cuando el cuerpo está en reposo y hasta seis veces por minuto cuando la persona está muy activa.

En el momento en que la sangre atraviesa los capilares sanguíneos se produce también un intercambio continuo de líquido extracelular entre el plasma de la sangre y el líquido intersticial que rellena los espacios intercelulares. Las paredes de los capilares son permeables a la mayoría de las moléculas del plasma sanguíneo, pero no a las proteínas plasmáticas, las cuales son muy grandes para pasar con facilidad a través de los capilares. Por ello grandes cantidades de líquido y sus componentes disueltos difunden yendo y viniendo entre la sangre y los espacios tisulares.

Origen de los nutrientes en el líquido extracelular.

• Aparato respiratorio.

La sangre atraviesa que atraviesa el organismo atraviesa fluye por los pulmones y capta el oxígeno a través de la membran alveolar que separa los alvéolos y la luz de los capilares adquiriendo el oxígeno que necesitan las células.

• Aparato digestivo.

Una gran porción de la sangre que bombea el corazón atraviesa las paredes del aparato digestivo, donde se absorben los distintos nutrientes, incluidos los hidratos de carbono, los ácidos grasos y los aminoácidos, desde el alimento ingerido hacia el líquido extracelular de la sangre.

De las sustancias absorbidas por el aparato digestivo no todas pueden usarse como tal y el hígado es el encargado de cambiar la composición química de muchas de ellas, para convertirlas en formas más utilizables, mientras que otros tejidos corporales, los adipocitos, la mucosa digestiva, los riñones y las glándulas endocrinas, modifican o almacenan las sustancias absorbidas hasta que son necesitadas. El hígado elimina también ciertos residuos producidos en el cuerpo y las sustancias tóxicas que se ingieren.

Eliminación de los productos finales metabólicos.

Eliminación del dióxido de carbono en los pulmones

Al mismo tiempo que la sangre capta el oxígeno en los pulmones, se libera el dióxido de carbono desde la sangre hacia los alvéolos. El dióxido de carbono es el más abundante de todos los productos del metabolismo.

Riñones

Con la circulación de la sangre a través de los riñones se eliminan del plasma la mayoría de las sustancias que, además del dióxido de carbono, las células ya no necesitan, como son los distintos productos finales del metabolismo celular, como la urea y el ácido úrico y el exceso de iones y agua de los alimentos, que podrían acumularse en el líquido extracelular y causar una enfermedad.

Aparato digestivo

El resto de la materia que entra al aparato digestivo y no se digiere, algunos productos residuales del metabolismo se eliminan en las heces.

Hígado

Entre las funciones del hígado se encuentra la detoxificación o eliminación de numerosos fármacos y productos químicos que se ingieren.

Regulación de las funciones corporales

Sistema nervioso

El sistema nervioso está compuesto por tres partes principales: la porción de aferencia sensitiva, el sistema nervioso central (o la porción integradora) y la porción eferente motora. Los receptores sensitivos detectan el estado del cuerpo o de su entorno. El cerebro almacena información, genera los pensamientos, crea la ambición y determina las reacciones que debe manifestar el cuerpo en respuesta a las sensaciones para, a continuación, transmitir las señales apropiadas a través de la porción motora eferente del sistema nervioso para llevar a cabo los deseos del sujeto.

Un segmento importante del sistema nervioso es el sistema nervioso autónomo o neurovegetativo, que funciona a escala subconsciente y controla muchas de las funciones de los órganos internos, como la función de bomba del corazón, los movimientos del aparato digestivo y la secreción en muchas de las glándulas corporales.

Sistemas hormonales

Dentro del organismo se encuentran ocho glándulas endocrinas mayores y varios órganos y tejidos que segregan productos químicos denominados hormonas. Estas se mueven por líquido extracelular hacia otras partes del cuerpo para regular las funciones celulares, por tanto, las hormonas proporcionan un sistema de regulación que complementa al sistema nervioso.

Protección del cuerpo

Sistema inmunitario

El sistema inmunitario proporciona un mecanismo para que el cuerpo: 1) diferencie sus propias células de las células y sustancias extrañas, y 2) destruya al invasor por fagocitosis o mediante la producción de linfocitos sensibilizados o proteínas especializadas. Este se encuentra formado por los glóbulos blancos, células tisulares derivadas de los glóbulos blancos, el timo, los nódulos linfáticos y los vasos linfáticos que protegen el cuerpo de patógenos como bacterias, virus, parásitos y hongos.

Sistema tegumentario

La piel y sus diversos anejos, como el pelo, las uñas, las glándulas y otras estructuras, cubren, amortiguan y protegen los tejidos profundos y los órganos del cuerpo y, en general, definen una frontera entre el medio corporal interno y el mundo exterior. El sistema tegumentario es importante también para la regulación de la temperatura y la excreción de los residuos y proporciona una interfaz sensorial entre el cuerpo y el medio exterior. La piel suele comprender entre aproximadamente el 12 y el 15% del peso corporal.

Sistemas de control del organismo

El cuerpo humano contiene miles de sistemas de control. Algunos de los más intrincados de estos sistemas son los de control genético, los cuales actúan en todas las células para mantener el control de las funciones intracelulares y extracelulares.

Ejemplos de mecanismos de control

Regulación de las concentraciones de oxígeno y dióxido de carbono en el líquido extracelular.

Como el oxígeno es una de las principales sustancias que requieren las reacciones químicas de las células, el organismo tiene un mecanismo de control especial para mantener una concentración casi exacta y constante de oxígeno en el líquido extracelular. Este mecanismo depende principalmente de las características químicas de la hemoglobina, que está presente en todos los eritrocitos. La hemoglobina se combina con el oxígeno a medida que la sangre atraviesa los pulmones. Posteriormente, cuando la sangre atraviesa los capilares tisulares, su propia afinidad química por el oxígeno permite que no lo libere en los tejidos si ya hay demasiado.

La concentración de dióxido de carbono en el líquido extracelular está regulada de una forma muy diferente. El dióxido de carbono es el principal producto final de las reacciones oxidativas de las células; si todo el dióxido de carbono que se forma en ellas se acumulara en los líquidos tisulares, todas las reacciones que aportan oxígeno a la célula cesarían. Por fortuna, una concentración mayor de lo normal de dióxido de carbono en la sangre excita el centro respiratorio, haciendo que la persona tenga una respiración rápida y profunda.

Regulación de la presión arterial

Hay varios sistemas que contribuyen a la regulación de la presión arterial. Uno de ellos, el sistema de barorreceptores. En las paredes de la zona en que se bifurcan las arterias carótidas en el cuello, y también en el cayado aórtico en el tórax, se encuentran muchos receptores nerviosos denominados barorreceptores que se estimulan cuando se estira la pared arterial. Cuando la presión arterial es demasiado elevada los barorreceptores envían descargas de impulsos nerviosos al bulbo raquídeo cerebral, que es donde estos impulsos inhiben el centro vasomotor y, a su vez, disminuyen el número de impulsos transmitidos desde el centro vasomotor a través del sistema nervioso simpático hacia el corazón y los vasos sanguíneos.

Retroalimentación negativa de la mayoría de los sistemas de control.

La mayoría de los sistemas de control del organismo actúan mediante una retroalimentación negativa que podemos comprender mejor si revisamos algunos de los sistemas de control homeostáticos que hemos mencionado. Al hablar de la regulación de la concentración del dióxido de carbono, la ventilación pulmonar aumenta cuando dicha concentración se eleva en el líquido extracelular. A su vez, el aumento de la ventilación pulmonar disminuye la concentración de dióxido de carbono en el líquido extracelular porque los pulmones espiran cantidades mayores de dióxido de carbono del organismo.

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

¿Por qué la mayoría de los sistemas de control del organismo actúan utilizando una retroalimentación negativa y no una retroalimentación positiva? Si se tiene en cuenta la naturaleza de la retroalimentación positiva, resulta evidente que no consigue la estabilidad, sino la inestabilidad y, en algunos casos, puede causar la muerte. La retroalimentación positiva se debería denominar mejor “círculo vicioso”, aunque los mecanismos de control de retroalimentación negativa del organismo pueden superar los grados leves de retroalimentación positiva y no se desarrolla el círculo vicioso. Por ejemplo, si una persona tiene una hemorragia de 1 l en lugar de 2, los mecanismos normales de retroalimentación negativa que controlan el gasto cardíaco y la presión arterial podrían contrarrestar la retroalimentación positiva y la persona se recuperaría.

La retroalimentación positiva a veces es útil

En algunos casos, el organismo usa la retroalimentación positiva a su favor. La coagulación sanguínea es un ejemplo del gran valor que tiene la retroalimentación positiva. Cuando se rompe un vaso sanguíneo y comienza a formarse un coágulo, dentro de este se activan muchas enzimas denominadas factores de coagulación.