FISIOLOGÍA
Estudia y comprende las acciones y procesos que realizan las células, tejidos, órganos, aparatos y sistemas del cuerpo Humano. Células, Tejidos, Órganos y Sistemas Interactúan en conjunto para lograr la Homeostasia o Equilibrio Orgánico: Equilibrio, Estabilidad, Regulación del Ambiente interno del organismo para conservar las constantes fisiológicas en los líquidos corporales, cabe decir del agua y electrolitos en células tejidos órganos aparatos y sistemas.
Cada Célula realiza su acción particular contribuyendo a mantener el Equilibrio de los Líquidos Corporales y a realizar actividades tan básicas como: Respiración, Crecimiento, Metabolismo, Reproducción, Excitación, y Contracción, en una entidad funcionalmente indivisible.
En el mantenimiento del Equilibrio de los Líquidos Corporales intervienen los mecanismos de intercambio celular: equilibrio osmótico y oncótico el pH y los riñones, entre otros.
El mantenimiento del balance hídrico implica igualar la ganancia y la pérdida de agua. (ingestas excretas)
Electrolitos: solutos que al disolverse en agua se separan en iones (cargados electricamente) los cuales son fundamentales como catalizadores en las reacciones metabólicas, en el equilibrio de Donnan (en los compartimientos celulares la cantidad de aniones: electrolitos negativos es igual a la de cationes: electrolitos positivos), en el equilibrio osmótico (regulado por la membrana celular la entrada y salida de solutos desde la célula al medio extracelular, en el plasma es de 290 m osm/lt ) equilibrio del pH, en la formación de potenciales de acción para la función neuromuscular, como transportadores de energía (fosfatos), para estabilizar tejidos ej. regulación del calcio por la paratohormona (especial el óseo), en la coagulación de la sangre.
Solutos no electrolitos: coloides y cristaloides ej proteínas se comporta como aniones en pH= 7.35 a 7.45 normal son determinantes para mantener el equilibrio Duncan en la membrana celular.
Equilibrio Hidroelectrolítico:
En fisiología, los iones primarios de los electrólitos son:
sodio (Na+), potasio (K+), calcio (Ca2+), magnesio (Mg2+), cloruro (Cl−), hidrógeno fosfato de sodio o de potasio (HO4PNa2) y bicarbonato (HCO3−) de sodio o potasio para el balance de electrolitos entre el medio intra y extracelular, para mantener el pH y la hidratación corporal.
En todas las células de los organismos superiores hay mayor cantidad de sodio extracelular que intracelular, siendo la relación aproximada de 142 a 14 mili equivalentes por litro (mEq/L), respectivamente. El mili equivalente es una medida de cantidad de materia que aporta cargas eléctricas tanto positivas como negativas.
Respecto del potasio ocurre lo contrario, puesto que hay 140 mEq/L en el interior de la célula y solo 4 mEq/L por fuera.
La bomba de sodio y potasio es una proteína presente en todas las membranas plasmáticas de las células, cuyo objetivo es eliminar sodio de la célula e introducir potasio en el citoplasma.
Ese intercambio permite mantener, a través de la membrana, las diferentes concentraciones entre ambos cationes. La proteína transmembrana “bombea” tres cationes de sodio expulsándolos fuera de la célula y lo propio hace con dos cationes de potasio al interior de ella. De esa forma se genera un potencial eléctrico negativo intracelular. Este mecanismo se produce en contra del gradiente de concentración gracias a la enzima ATPasa, que actúa sobre el ATP con el fin de obtener la energía necesaria para que los electrolitos y nutrientes puedan atravesar la membrana celular y llegar al citoplasma.
Equilibrio Hidroelectrólitico: proporción normal entre el agua y los iones, tanto en el interior como en el exterior de la célula.
Estos líquidos se encuentran en dos compartimientos: el Compartimiento Intracelular
y el Compartimiento Extracelular, conformado éste último por los líquidos Intersticiales (incluida la linfa, constituye 15% del peso corporal) e Intravasculares mejor conocidos como el Medio Interno, constituye el 5% del peso corporal, cuyas composiciones electrolíticas son semejantes, los iones predominantes son Na y Cl.
y el Compartimiento Extracelular, conformado éste último por los líquidos Intersticiales (incluida la linfa, constituye 15% del peso corporal) e Intravasculares mejor conocidos como el Medio Interno, constituye el 5% del peso corporal, cuyas composiciones electrolíticas son semejantes, los iones predominantes son Na y Cl.
El Aparato Urinario: mantiene los niveles de agua y electrolitos, formando orina para excretar el exceso, y los productos tóxicos, regulando concentraciones de H+, Na+, K+, P04, entre otros en los Líquidos Extra celulares, regulada por hormonas como la hormona antidiurética, aldosterona.
Al fallar este gran mecanismo regulador, habrá déficit del volumen de líquidos (disminución de la micción, orina muy concentrada) o excreción aumentada de la misma.
Por otro lado el pH de la célula es vital para mantener la Homeostasia celular:
Equilibrio de las sustancias ácidas (producen iones de H+ al entrar en contacto con el agua, ej. H2CO3 ácido carbónico que es un ácido orgánico débil que no daña el organismo, al ionizarse se produce HCO3 + H+) y básicas ( producen iones OH- oxidrilos, captan iones de H+ al entrar en contacto con el agua, ej el amoniaco NH3 se transforma a amonio NH4) este equilibrio ácido/básico es mejor conocido como el pH cuyo concepto es la concentración de iones de H+.
Mínimos cambios del pH causan alteraciones en la intensidad de las reacciones químicas, por lo que sabiamente, el organismo dispone de Sistemas Especiales de Control o Sistemas Buffers o Amortiguadores Ácidos/Básicos.
Sistema Bicarbonato/ Ácido Carbónico, en sangre
Sistema Fosfato Sódico / Ácido Fosfórico, en túbulo renal
Sistema Proteínas en el Citoplasma y en sangre, mención especial de la Hb hemoglobina que amortigua el O2, dependiendo de las necesidades de los tejidos, las albúminas como transportadoras de sustancias especialmente: nutrientes, drogas, venenos y neutralizan los radicales libres OH- y COO- producto del metabolismo celular y las globulinas que actuan como Anticuerpos sistema de defensa del organismo.
Sistema Bicarbonato/ Ácido Carbónico, en sangre
Sistema Fosfato Sódico / Ácido Fosfórico, en túbulo renal
Sistema Proteínas en el Citoplasma y en sangre, mención especial de la Hb hemoglobina que amortigua el O2, dependiendo de las necesidades de los tejidos, las albúminas como transportadoras de sustancias especialmente: nutrientes, drogas, venenos y neutralizan los radicales libres OH- y COO- producto del metabolismo celular y las globulinas que actuan como Anticuerpos sistema de defensa del organismo.
Concepto Célula:
Es la estructura clave, fundamental y vital del organismo, dotada de todas las funciones del mismo. Es la unidad morfológica y fisiológica, elemento simple dotado de vida propia, de los seres organizados.
Es la estructura clave, fundamental y vital del organismo, dotada de todas las funciones del mismo. Es la unidad morfológica y fisiológica, elemento simple dotado de vida propia, de los seres organizados.
Estructura de la Célula:
términos suficientemente estudiados en morfología: materia del primer semestre, sin embargo recuerda:
Características comunes a todas las células:
•Respiración: capacidad de fijar el oxígeno y eliminar el anhídrido carbónico, a través de las enzimas de la cadena respiratoria de la mitocondria.
• Asimilación: absorción de sustancias nutritivas, para utilizarlas en los procesos metabólicos, sintetizar nueva materia viva (proteínas por ej.) mediante transporte pasivo o activo.
Los nutrientes llegan al citoplasma celular, para ser catabolizados por las enzimas de la cadena respiratoria en la mitocondria, pasan a través de la membrana celular, la cual es : semipermeable, formada por una doble capa de fosfolípidos en el centro, unidos entre sí por iones con cargas eléctricas; por fuera una doble capa proteica (apoenzimas) y globulares, discontinua, se mantienen juntas por las cargas eléctricas en las cadenas laterales de los aa (aminoácidos), las porciones polares se extienden hacia el agua y las porciones no polares hacia los fosfolípidos con cargas eléctricas.
Las Apoenzimas participan en el transporte de electrones, en la fosforilación oxidativa, en el ciclo de Krebs, y en la oxidación de los ácidos grasos.
• Crecimiento: aumento de volumen.
• Excreción: de los desechos no aprovechados, similar a la absorción.
• Reproducción: multiplicación celular en realidad es una División por Mitosis (células somáticas) o Meiosis (células sexuales), con formación de otra célula de igual características que la célula que le dio origen.
• Muerte Celular: las células son reemplazadas por células nuevas, proceso de Apoptosis.
Propiedades específicas de algunas células:
• Excitabilidad o Irritabilidad: capacidad de ser estimulado excitarse y responder al estímulo ej. célula nerviosa y muscular.
• Conductividad: capacidad de transmitir la excitación, como un impulso eléctrico, ej. las fibras nerviosas
• Contractilidad: capacidad de responder frente a un estímulo, disminuyendo de tamaño en una dirección ej. célula muscular.
La asimilación de nutrientes, la excreción de los desechos, la excitabilidad, la contractilidad, se lleva a cabo a través de la Membrana Celular, mediante:
transporte pasivo: no requiere energía, las sustancias pasan de un gradiente de mayor concentración a otro de menor concentración, por difusión; también el pasivo ayudado con un transportador ej típico la glucosa pasa al interior de la célula por la hormona Insulina;
y el transporte activo: requiere de energía (hidrólisis del ATP) proveniente de la mitocondria celular, el mejor ejemplo lo constituye la Bomba de Sodio/Potasio:
términos suficientemente estudiados en morfología: materia del primer semestre, sin embargo recuerda:
Características comunes a todas las células:
•Respiración: capacidad de fijar el oxígeno y eliminar el anhídrido carbónico, a través de las enzimas de la cadena respiratoria de la mitocondria.
• Asimilación: absorción de sustancias nutritivas, para utilizarlas en los procesos metabólicos, sintetizar nueva materia viva (proteínas por ej.) mediante transporte pasivo o activo.
Los nutrientes llegan al citoplasma celular, para ser catabolizados por las enzimas de la cadena respiratoria en la mitocondria, pasan a través de la membrana celular, la cual es : semipermeable, formada por una doble capa de fosfolípidos en el centro, unidos entre sí por iones con cargas eléctricas; por fuera una doble capa proteica (apoenzimas) y globulares, discontinua, se mantienen juntas por las cargas eléctricas en las cadenas laterales de los aa (aminoácidos), las porciones polares se extienden hacia el agua y las porciones no polares hacia los fosfolípidos con cargas eléctricas.
• Crecimiento: aumento de volumen.
• Excreción: de los desechos no aprovechados, similar a la absorción.
• Reproducción: multiplicación celular en realidad es una División por Mitosis (células somáticas) o Meiosis (células sexuales), con formación de otra célula de igual características que la célula que le dio origen.
• Muerte Celular: las células son reemplazadas por células nuevas, proceso de Apoptosis.
Propiedades específicas de algunas células:
• Excitabilidad o Irritabilidad: capacidad de ser estimulado excitarse y responder al estímulo ej. célula nerviosa y muscular.
• Conductividad: capacidad de transmitir la excitación, como un impulso eléctrico, ej. las fibras nerviosas
• Contractilidad: capacidad de responder frente a un estímulo, disminuyendo de tamaño en una dirección ej. célula muscular.
La asimilación de nutrientes, la excreción de los desechos, la excitabilidad, la contractilidad, se lleva a cabo a través de la Membrana Celular, mediante:
transporte pasivo: no requiere energía, las sustancias pasan de un gradiente de mayor concentración a otro de menor concentración, por difusión; también el pasivo ayudado con un transportador ej típico la glucosa pasa al interior de la célula por la hormona Insulina;
y el transporte activo: requiere de energía (hidrólisis del ATP) proveniente de la mitocondria celular, el mejor ejemplo lo constituye la Bomba de Sodio/Potasio:
Es el conjunto de reacciones metabólicas en las cuales el ácido pirúvico producido por la glucólisis (oxidación de la glucosa, combinada con el O2) se desdobla a CO2 y H2O y se producen 36 ATP (energía).
En las células eucariotas la respiración se realiza en la mitocondria.
Se da en 3 etapas:
1. Oxidación del Piruvato
Es un complejo de reacciones catalizado por un sistema de enzimas localizado en la membrana mitocondrial interna.
* El piruvato difunde hasta la matriz de la mitocondria, cruzando ambas membranas. * Cada ác. Pirúvico reacciona con la coenzima-A, desdoblándose en CO2 y un grupo acetilo de dos carbonos que se une inmediatamente a la coenzima-A formando acetil coenzima-A (acetilCoA) que entrará al ciclo de Krebs. En esta reacción se forma un NAD + H2.
Nota:
La Acetil-CoA puede también producirse a partir de lípidos (por beta oxidación) o del metabolismo de ciertos aminoácidos.
2.-Ciclo de Krebs o del ácido Cítrico
Tiene la función de completar el metabolismo del piruvato derivado de la glicólisis. Las enzimas del ciclo de Krebs, están localizadas en la mitocondria (pocas están en la membrana interna).
| Su punto de partida es el Acetil-CoA, obteniéndose CO2 y transportadores de electrones reducidos.
Balance de la primera vuelta:
Acetil-CoA(2-C)+ 3 NAD+ +FAD -------> 2 CO2 +3NADH + FADH2 + ATP
Balance para una molécula de glucosa que se convierte en 2 Piruvato, luego en 2 Acetil-CoA y luego a CO2 en la vía del ciclo de los ácidos tricarboxílicos , con todo el NADH y el FADH convertidos en ATP por la respiración: 1 glucosa + 38 ADP + 38 Pi -------> 6 CO2 + 38 ATP
Nota:
2 de los NADH son formados en el citoplasma durante la glicólisis. Para ser transportados a la matriz mitocondrial para ser posteriormente oxidado por la cadena transportadora de electrones, tienen que pasar por medio de transporte activo al interior de la mitocondria, Esto "cuesta" 1 ATP por NADH. Por lo tanto el balance final resulta en 36 ATP por glucosa y no 38 ATP.
3. Cadena Respiratoria
En este punto la célula ha ganado solo 4 ATP, 2 en la glucólisis y dos en el ciclo de Krebs, sin embargo ha capturado electrones energéticos en 10 NADH2 y 2 FADH2.
Estos transportadores depositan sus electrones en el sistema de transporte de electrones localizado en la membrana interna de la mitocondria.
| Es un sistema multienzimático ligado a membrana que transfiere electrones desde moléculas orgánicas al oxígeno. -Los electrones son transportados a lo largo de la membrana, de un complejo de proteínas transportador ("carrier") a otro.
-Los protones son translocados a través de la membrana, esto significa que son pasados desde el interior o matriz hacia el espacio intermembrana. Esto construye un gradiente de protones.
El oxígeno es el aceptor terminal del electrón, combinándose con electrones e iones H+ para producir agua.
A medida que los electrones fluyen, los protones (H+) son transferidos desde el interior al exterior de la membrana. Esto construye un gradiente de protones, dado que las cargas + son retiradas del interior mientras que las -, permanecen en el interior (en gran parte como iones OH- ), el pH en la cara externa de la membrana puede llegar a un pH 5,5, mientras que el pH en la cara interna de la misma puede llegar a 8,5 ---> la diferencia es de 3 unidades de pH.
Dado que la membrana es básicamente impermeable a los protones, por lo tanto el gradiente no se desarma por una constante re-entrada de los mismos, y teniendo en cuenta que la ATP sintetasa complejo proteico (conocido también como "lollipops", complejo F1, ATPasa mitocondrial) contiene el único canal para la entrada del protón, por lo tanto a medida que los protones pasan por el canal, se produce la siguiente reacción: ADP + Pi ---> ATP
Este proceso puede llamarse: fosforilación quimiosmótica o fosforilación oxidativa. Los electrones que son transportados por el FADH2 se encuentran en un nivel energético ligeramente inferior que los del NADH. En consecuencia, entran en la cadena de transporte más abajo, a la altura de la CoQ. Los electrones finalmente son aceptados por el oxígeno, que se combina con protones (iones hidrógeno) en solución, y forman agua.
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