FISIOLOGÍA DEL MEDIO INTERNOMG. NADIA MENESES GOMEZ

FISIOLOGÍA HUMANA Estudia la función de los seres vivientes   Conoce y entiende los procesos vitales Explica los factores físicos y químicos responsables de la configuración del

organismo a lo largo del origen, el desarrollo y la progresión de la vida.

ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL DEL CUERPO HUMANO Niveles:

Químico: Atomos (C, H, O, N, Ca, K, Na) y moléculas (proteínas, carbohidratos, grasas y vitaminas) esenciales para mantenimiento de la vida.

Celular: Unidad estructural y funcional básica.

Tisular: Tejidos, grupos de células similares.

Sistémico: Diferentes órganos unidos para desempeño de una función.

ORGANIZACIÓN FUNCIONAL DEL CUERPO HUMANO Y CONTROL DEL MEDIO INTERNO

La unidad básica del cuerpo es la célula Cada célula tiene una función específica

ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL DEL CUERPO HUMANO

Niveles: Químico: Atomos (C, H, O, N, Ca, K, Na) y

moléculas (proteínas, carbohidratos, grasas y vitaminas) esenciales para mantenimiento de la vida.

Celular: Unidad estructural y funcional básica.

Tisular: Tejidos, grupos de células similares.

Sistémico: Diferentes órganos unidos para desempeño de una función.

Mantenimiento del organismo dentro de límites que le permiten desempeñar una función de manera adecuada.

HOMEOSTASIS

Medio externo variable

intracelular

intracelular

Medio interno constante

Excreción

Absorción

Los alveolos pulmonares captan nuevo O2 y eliminan el CO2

Los riñones mantienen constantes las concentraciones de iones y liquido y eliminan las sustancias de desecho.

Hígado, tejido adiposo, riñones o mucosa digestiva modifican o almacenan las sustancias absorbidas.

El aparato locomotor permite al organismo desplazarse.

Sistema nervioso y endocrino regulan las funciones corporales.

TODOS LOS ÓRGANOS Y SISTEMAS TRABAJAN PARA MANTENER LA HOMEOSTASIA:

CONDICIONES ESENCIALES DEL MEDIO INTERNO:

Concentración óptima de gases, elementos nutritivos, iones y agua. Condiciones físicas: Tº y Presión óptimas Volumen óptimo

ALTERACIÓN DE LA HOMEOSTASIA: ENFERMEDAD

Diferentes situaciones pueden originar un desequilibrio del medio interno y comprometer la funcionalidad del organismo:

• Externos: Calor, frío, traumas mecánicos, o escasez de oxígeno

• Internos: Ejercicio, presión arterial alta, dolor, tumores, ansiedad.

• Situaciones Extremas: Hemorragias, intoxicación, exposición a dosis excesivas de radiaciones. Infección grave. Operaciones quirúrgicas

REGULACIÓN DE LA HOMEOSTASIS

Sistema Nervioso: Detecta alteraciones y envía señales en forma de impulsos nerviosos que producen cambios rápidos.

Sistema Endocrino: Detecta cambios y a través de la sangre envía los reguladores químicos (hormonas). Estos cambios son lentos.

ORIGEN DE LOS NUTRIENTES EN EL LIQUIDO EXTRACELULAR

• PulmonesCaptan el oxigeno del ambiente a través de los alveolos y los capilares lo difunden a la sangre

• Aparato digestivoAbsorben los nutrientes y es llevado a la sangre como por ejemplo: hidratos de carbono, ácidos grasos y agua

• HígadoEncargado de cambiar la composición química de las sustancias para que sean utilizables (forma activada)

• Aparato locomotorMovilidad y protección frente al entorno.

ELIMINACIÓN DE LOS PRODUCTOS FINALES METABÓLICOS

• PulmonesLiberan dióxido de carbono desde la sangre a los alveolos, el movimiento respiratorio lleva el dióxido de carbono hacia la atmosfera

• RiñonesTiene la característica de la filtración de la sangre elimina del plasma diversas sustancias como: urea, acido úrico, exceso de agua, iones, dióxido de carbono

LÍQUIDO EXTRACELULAR

• Origen de los nutrientes Sistema Respiratorio: El O2

Tracto Gastrointestinal: Hidratos de Carbono, ácidos grasos y aminoácidos

Hígado: Órgano que se encarga de la conversión de algunas sustancias hacia formas manejables.

Sistema muscular esquelético: Movilidad para autoprotección, mantenimiento de la temperatura y obtención de alimento

• Eliminación de los productos finales del metabolismo: Pulmones: Elimina CO2

Riñones: Elimina úrea, ácido úrico, excesos de iones y agua

SISTEMAS DE CONTROL DEL ORGANISMO

• El organismo tiene muchos sistemas de control, los mas importantes es el control genético que actúa en todas las células para mantener el control del intracelular y el extracelular.

• Dentro de los órganos existen diversos sistemas de control que cumplen la función de regular la interacción entre ellos. Ejemplo:

El hígado y el páncreas regulan los niveles de glucosa en el liquido extracelular

Los riñones regulan las concentraciones de hidrogeno, sodio, potasio, fosfato y otros iones del liquido extracelular

REGULACIÓN DE LA PRESIÓN ARTERIAL• Sistema barorreceptor:

Es de acción rápida Ubicado en la bifurcación de las carótidas, cayado aórtico Se estimulan cuando se estira la pared arterial

Sistema barorreceptor en PA BAJA

SISTEMAS DE RETROALIMENTACIÓN• Definición:

Ciclo de eventos monitorizados constantemente y enviados a la región central

• Componentes: Centro de control: Determina el punto de mantenimiento de alguna

función: ej. Presión arterial, frecuencia cardiaca, temperatura etc.

Receptor: Monitoriza cambios producidos y envía información (impulso aferente). Ante cambios (stress) considerados como estimulo.

Efector: Recibe mensaje (impulso eferente) y emite una respuesta (efecto)

La mayoría de los sistemas de control actúan mediante mecanismos de retroalimentación

• Tipos:

1. Negativos: Si la respuesta invierte el estímulo original. El más habitual: regulación de la glucemia, Pº arterial, concentración de gases sanguíneos, regulación endocrina.

2. Positivos: cuando la respuesta potencia el estímulo original. Es mucho menos frecuente y puede llevar a “circulos viciosos”. Ej.: Coagulación Sanguínea, inducción del parto.

CARACTERÍSTICAS DE LOS SISTEMAS DE CONTROL

RETROALIMENTACIÓN NEGATIVA

RETROALIMENTACIÓN POSITIVA

• Sistema de Barorreceptores• Sistemas Hormonales:

Hormonas tiroideas

• Parto• Cascada de coagulación

1

2

3

4

MEDIO INTERNO• Es el medio aislado que protege a la célula, es el liquido

extracelular

• Tiene iones y nutrientes para el mantenimiento de la vida celular

• Condiciones especiales del medio interno: Concentración optima de gases, elementos nutritivos y agua Temperatura óptima Volumen óptimo

MEDIO INTERNO:LÍQUIDO EXTRACELULAR E INTRACELULAR

• 65-75% del peso total del cuerpo humano es líquido.

• Se encuentra en constante movimiento

• Contiene iones y nutrientes para mantenimiento de la vida celular

Compartimento intracelular: Líquido en el interior de las

células. 2/3 líquido total

Compartimento extracelular: 1/3 líquido total 2 subdivisiones:

o Plasma sanguíneoo Fluido intersticial

EXTRACELULAR INTRACELULAR• Altos niveles de lo

siguiente:• Na, Cl, HCO3, O• Glucosa • Ácidos grasos• Aminoácidos• Dióxido de carbono

• Altos niveles de lo siguiente:

• K, Mg, PO4

Regulación de sustancias va desde las células a pulmones y riñones para ser excretados

Los mecanismos de transporte mantienen el equilibrio entre el intracelular y el extracelular

COMPOSICIÓN DE LOS LÍQUIDOS CORPORALES

LEC (plasma + intersticial) LICNa+ 142 mEq/LK+ 4 mEq/LCa+ 2.4 mEq/LCl- 103 mEq/LHCO3

- 28 mEq/LFosfatos 4 mEq/LGlucosa 90 mg/dLAminoácidos 30 mg/dL

Na+ 10 mEq/LK+ 140 mEq/LCa+ 0.0001 mEq/LCl- 4 mEq/LHCO3

- 10 mEq/LFosfatos 75 mEq/LGlucosa 0 a 20 mg/dLAminoácidos 200 mg/dL

• El líquido intersticial tiene una composición muy parecida a la del plasma, pero tiene una concentración muy baja de PROTEÍNAS

• El plasma contiene gran cantidad de proteínas (albúmina, p.e.).

TRANSPORTE DE LIQUIDO EXTRACELULAR

• Etapa 1: movimiento de la sangre por el cuerpo mediante vasos sanguíneos

• Etapa 2: movimiento entre los capilares sanguíneos y en los espacios intercelulares

COMPARTIMENTO O FLUIDO INTRACELULAR• El cuerpo tiene 60% de agua, el compartimento intracelular es el 40% del peso

corporal en litros• El fluido intracelular es primariamente una solución de potasio, aniones

orgánicos, proteínas, etc.• La membrana celular y el metabolismo celular controlan sus constituyentes

• El Fluido extracelular es el 20% del peso corporal en litros

• Se divide en: Fluido intersticial: esta alrededor de las células pero no circula Plasma: fluido que circula como componente extracelular de la sangre Fluido transcelular: se trata de un set de fluidos que están fuera de los

compartimentos normales como LCR, jugos digestivos, saliva liquido sinovial y peritoneal.

CARACTERÍSTICAS DE LOS COMPARTIMENTOS• Todos los compartimentos o fluidos se encuentran en equilibrio osmótico.• Los iones y pequeños solutos que constituyen el LEC estas en equilibrio con

similares concentraciones en cada subcompartimento.• El volumen del LEC es proporcional al contenido total de sodio.

DISTRIBUCIÓN DEL AGUA SEGÚN EDAD• En niños pequeños: el agua comprende aproximadamente entre el 70 %

y 80% del peso corporal.

• En adultos varones: es aproximadamente el 60% del peso corporal Mujeres: es aproximadamente el 50% del peso corporal ( mas grasa y

menos agua)

AGUA: FUNCIONES• Soporte o medio donde se realizan las reacciones químicas• Amortiguador: térmico• Transporte de sustancias• Lubricante, amortiguadora del roce entre órganos• Da flexibilidad y elasticidad a los tejidos• Puede intervenir como reactivo en reacciones de metabolismo aportando

hidrógenos o hidroxilos al medio

MOVIMIENTOS DE LOS FLUIDOS• Osmosis• Osmolaridad

• Presión Osmótica• Presión Oncótica

• Osmosis: flujo de agua a través de una membrana semipermeable desde un compartimento donde la concentración de solutos es más baja hacia otro donde la concentración es mayor

• La osmolaridad (concentración osmolar) depende del nº de partículas y se expresa en mOsm/L

• Presión osmótica (p): Es la presión necesaria para detener el flujo de agua a través de una membrana semipermeable: Fuerza necesaria para evitar la osmosis. La presión osmótica es: indirectamente proporcional a la cantidad de solución.

OSM = g.Cg = número de partículas/mol (osm/mol)C = concentración (mM/L)

UNIDAD DE MEDIDAOsm/L

• Las soluciones hipertónicas son aquellas, que con referencias al interior de la célula, contienen mayor cantidad de solutos .

• Las hipotónicas son aquellas, que en cambio contienen menor cantidad de solutos.

• Las soluciones isotónicas tienen concentraciones equivalentes de solutos y, en este caso, al existir igual cantidad de movimiento de agua hacia y desde el exterior, el flujo neto es nulo (NaCl 0,9 %; Glucosa 5 %)

COMPOSICIÓN DEL PLASMA: MEQ/LLEC, pH = 7.4 (Osm = 290 mOsm/l) // LIC, pH

= 7.15

Presión Oncótica• O también llamada presión coloidosmótica• Es la presión que ejercen las proteínas en el plasma tiene la

propiedad de requerir agua • Entonces: > [ ] > PRESIÓN ONCÓTICA > CANTIDAD DE

AGUA

Presión Hidrostática• Es la fuerza hidrostática de agua que empuja contra las

membranas celulares Sistema vascular:

Presión hidrostática: es la presión sanguínea generada en los vasos

La filtración ocurre cuando el agua es empujada a través de la membrana capilar al espacio intersticial

• Es parcialmente balanceada por la presión oncótica El movimiento neto de agua es parcialmente balanceada por

las fuerzas oncóticas de las proteínas del plasma que jala el agua hacia los capilares

• Difusión.• Difusión facilitada.

• Filtración.• Transporte activo.

MECANISMOS A TRAVÉS DE LOS CUALES EL AGUA Y LOS SOLUTOS PASAN A TRAVÉS DE LA MEMBRANA CELULAR

TRANSPORTE DE SUSTANCIAS A TRAVÉS DE LA MEMBRANA CELULAR• Transporte pasivo

La energía del movimiento proviene de las mismas partículas Difusión simple Difusión facilitada

• Transporte activo Requiere energía y proviene de la actividad de un

transportador cuyo combustible es el ATP BOMBAS DE NA –K ATPASA

DIFUSIÓN• La difusión es el movimiento neto de sustancia (líquida o

gaseosa) de un área de alta concentración a una de baja concentración.

DIFUSIÓN POR CANALES IÓNICOS• A través de una bicapa lipídica y mediante canales proteicos

insertos en la membrana.• La velocidad depende de la [ ] de la molécula transportada• Los canales pueden permanecer abiertos o cerrados de forma

constante según el estímulo eléctrico (voltaje) o de alguna sustancia (hormonas, ligando, ca++)

DIFUSIÓN FACILITADA• Esta mediada por transportadores o carriers que facilitan el

tráfico transmembrana. • Esta mediado por proteínas insertas en la bicapa lipídica• El movimiento es pasivo de una zona de alta a una de baja • Sufren un cambio conformacional para transportar la molécula • Poseen un limite de transporte y dependen de señales como

hormonas• ejemplo: los transportadores de glucosa que dependen de la

de insulina

TRANSPORTE ACTIVO• Depende de ATP• Ocurre contra gradiente de Requiere de un transportador

especializado• Esta limitado por la velocidad y es saturable

• T. A. Primario Utiliza la hidrólisis de ATP

• T. A. Secundario La energía deriva de la diferencia de concentración

generada por el transporte activoo COTRANSPORTE (transporte simporte)o CONTRATRANSPORTE (transporte antiporte)

TRANSPORTE ACTIVO PRIMARIO

TRANSPORTE ACTIVO SECUNDARIO: COTRANSPORTE

FACTORES QUE AFECTAN LA DIFUSIÓN A TRAVÉS DE MEMBRANAS

• LIPOSOLUBILIDAD: Cuanto más liposoluble sea un soluto, más fácilmente será atravesado por la membrana.

• PRESENCIA DE TRANSPORTADORES: Si hay transportadores que permitan la difusión facilitada, se podrá atravesar la membrana plasmática.

• TAMAÑO DE LOS POROS: Cuanto más grande sean, más fácilmente entrará el producto.

• TAMAÑO REAL DE LOS IONES: A veces, los iones se juntan con moléculas de agua, de forma que pueden ser más grandes que los poros.

• CARGA ELÉCTRICA DE LOS IONES: Los iones se mueven según su gradiente de concentraciones hasta que se equilibra el gradiente eléctrico.

FISIOLOGÍA CELULAR

• Determinación de las funciones de cada uno de los sistemas orgánicos

• Relación entre estructura y función• Divisiones:

FISIOLOGÍA

Fisiología Celular Fisiología Sistémica S. Nervioso S. Muscular S. Endocrino S. Cardiovascular S. Respiratorio S. Renal S. Reproductor S. Digestivo

ESTRUCTURA FÍSICA DE LA CÉLULA• Denominadas organelas:

Membrana celular

Membrana nuclear

Retículo endoplásmico

Aparato de Golgi

Mitocondrias

Lisosomas

Centriolos

ESTRUCTURA FÍSICA DE LA CÉLULA Cubierta membranosa (lípidos y proteínas):

Membrana plasmática Membrana del RE Membrana mitocondrial Membrana de los lisosomas y Ap. Golgi

Poros: para el paso de sustancias a través de la membrana

ESTRUCTURAS MEMBRANOSAS DE LA CÉLULA Compuestas por:

Lípidos y proteínas

Comprenden: Membrana celular Membrana nuclear Membrana del retículo endoplásmico Membrana mitocondrial Lisosomas Aparato de golgi

MEMBRANA CELULAR Características:

Delgada y elástica (7.5-10 nm grosor)

Formada en mayor proporción por proteínas y lípidos 55% proteínas 25% de fosfolípidos 13% de colesterol 4% de otros lípidos 3% de hidratos de carbono

Estructura básica, bicapa lipídica (2 moléculas de grosor). Parte hidrofóbica (porción ácido graso) e hidrofílica (porción fosfato)

Grandes moléculas de proteínas globulares intercalándose a lo largo de la lámina lipídica.

Constituye una barrera fundamental impermeable a iones, glucosa y urea. El O2, CO2 y alcohol (liposolubles) atraviesan esta porción de la membrana con facilidad.

Posee moléculas de colesterol que se encuentran disueltas en la bicapa lipídica. Contribuye a la determinación del grado de permeabilidad a los constituyentes hidrosolubles de los líquidos corporales.

PROTEÍNAS: Conformadas por Glucoproteínas. Tipos de proteínas:

Integrales (toda la membrana): proporcionan canales estructurales (poros), proteínas transportadoras, enzimas.

Periféricas (ancladas a la superficie de membrana, en la parte interna y unidas a las integrales), actúan como enzimas u otro tipo de reguladores.

CARBOHIDRATOS (GLUCOCÁLIZ CELULAR) Se encuentran en forma de glucoproteínas y glucolípidos. La porción

gluco, sobresale hacia el exterior de la célula. Posee proteoglicanos (sust. hidrocarbonadas unidas por pequeños grupos

proteícos) Funciones de las moleculas de

hidratos de carbono (glucocáliz): Están cargadas

negativamente. Punto de anclaje con otras

células Actúan como receptores de

membrana, activando a los segundos mensajeros

Participan en acciones inmunitarias

EL CITOPLASMA Y ORGANELAS CITOPLASMÁTICAS Citosol: fracción soluble compuesto por proteínas, electrolitos

y glucosa

Organelas intracelulares: Retículo endoplásmico:liso y rugoso Aparato de Golgi Lisosomas y peroxisomas Mitocondrias

Dispersos: glóbulos de grasa neutra, glóbulos de glicoproteínas, ribosomas y vesículas secretorias

RETÍCULO ENDOPLASMICO Consta de:

Estructuras tubulares y vesículares aplanadas

Estructuras interconectadas Paredes formadas por bicapa

lipídica membranosa que contiene grandes cantidades de proteínas y similar a la membrana celular

El interior de túbulos y vesículas contiene la matríz endoplásmica. (conectado con el espacio entre las dos membranas de la doble membrana nuclear)

Posee: Ribosomas y retículo

sarcoplásmico rugoso (granular) Retículo endoplásmico agranular o

liso

RIBOSOMAS Y RETÍCULO ENDOPLÁSMICO RUGOSO

Ribosomas: Se encuentran anclados a las

superficies externas de muchas regiones del retículo endoplásmico. Estas zonas se conocen como: Retículo endoplásmico rugoso o granular.

Compuestos por una mezcla de ARN y proteínas (participan en la síntesis proteíca de las células)

Retículo endoplásmico agranular o liso: Parte del reticulo endoplasmico Carece de ribosomas acoplados Actúa en la sintesis de sustancias

lipídicas y otros procesos enzimáticos celulares.

APARATO DE GOLGI Características:

Íntimamente relacionado con el retículo endoplásmico Posee membranas celulares parecidas a las del retículo

endoplásmico liso. Consta de un apilamiento de cuatro o mas capas de vesículas

cerradas, planas y delgadas próximas al núcleo Es importante en células secretoras. Estas expulsan las

sustancias a secretar Conjuntamente con el retículo endoplásmico forman los

lisosomas, vesículas secretoras u otros componentes citoplasmáticos.

LISOSOMAS Organelas vesiculares formadas en el aparato de Golgi y dispersas

a lo largo del citoplasma. Proporcionan un sistema digestivo intracelular (sustancias y

estructuras intracelulares, especialmente las dañadas, partículas alimenticias ingeridas por las células)

MITOCONDRIA Ubicada en el citoplasma

celular Responsable del

metabolismo energético Composición:

2 membranas o bicapa lipídica

Membrana interna tiene plegamientos múltiples formado compartimentos para las enzimas oxidativas Enzimas oxidativas:

Provocan la oxidación de nutrientes formando CO2 y agua liberando moléculas de energía (ATP).

ATP: adenosin trifosfatoImportante para la función celular ubicado en el intracelular como puede difundir al extracelular

NÚCLEO: CENTRO DE CONTROL DE LA CÉLULA Membrana nuclear Nucleolo Cromatina:

a) Contiene grandes cantidades de ADNb) Genes: determinan las características de las proteínas

estructurales, enzimas intracelulares y la reproducción celular