Tema 1 FAI Introducción (2014)

Apunte Español
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Biología - 2º curso
Asignatura Fisiologia Animal I
Año del apunte 2014
Páginas 7
Fecha de subida 08/02/2015
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Apunts del curs 2013/14,de la professora Amalia.

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Fisiologia Animal I: Sistemas 2n Biologia UAB Tema 1.- INTRODUCCIÓN Concepto de fisiología, medio interno, homeostasia.
Líquidos corporales.
Comunicación intercelular El animal interacciona con el medio en el que vive y hace modificaciones según éste. Las células están bañadas en el medio extracelular o interno. Éstas se especializan o no, pero siempre formarán tejidos (enfocando la asignatura a mamíferos). Estos tejidos se agrupan formando órganos, que a su vez darán lugar a sistemas o aparatos con funciones concretas.
La fisiología se basa en la observación casual de un hecho que provoca una hipótesis, que hay que refutar o aprobar con experimentos científicos.
La descomposición de un animal en sus diferentes partes puede facilitar el estudio, pero no da información totalmente válida porque aislados pueden tener un comportamiento diferente del que tendrían dentro del animal. En definitiva, el animal es un todo frente a una realidad cambiante.
El medio interno es el ambiente en que se encuentran todas las células, en contraposición al medio externo, que es el que lo rodea.
La homeostasia es la estabilización de medio interno: todas las células estan en el mismo medio interno y todas ellas participan y se benefician de su estabilidad.
Frente a un cambio modifican su función para devolver el sistema a una situación de normalidad. Esto se consigue gracias a los sensores (sistemas que detectan cambios en las variables y envían la información al sistema nervioso y/o endocrino).
Éstos dan una respuesta a través de efectores que estabilizan el medio externo. Por lo tanto, la homeostasia es un proceso dinámico.
Alostasia: partes del sistema homeostático que dan una respuesta al cambio.
Con estrés el organismo aumenta el ritmo cardíaco y la presión arterial, aumenta la respiración para oxigenar bien y hay una liberación de reservas y se bloquean los procesos digestivos.
Fisiologia Animal I: Sistemas 2n Biologia UAB Variables sometidas a estricto control 1.- Presión osmótica de los líquidos biológicos 2.- Niveles circulantes de iones. Son la base de la excitabilidad 3.- Niveles circulantes de metabolitos, en especial de glucosa. Es el único nutriente del SNC 4.- Volumen de líquido vascular. La presión sanguínea depende de él.
5.- Temperatura corporal. Sólo en los homeotermos Un estímulo altera la homeostasia. La variable alterada se recibe en los receptores que envían señal al centro de control y sus efectores envían señales para devolver el sistema a la homeostasis. Es decir, funciona por retroalimentación o feedback.
Los sistemas de control pueden ser circuitos: ● Abiertos: el valor de la variable de salida no tiene efecto sobre la variable original, como por ejemplo en la temperatura de los poiquilotermos ● Cerrados: más frecuentes, la variable de salida influye directamente sobre la original. En este caso el feedback puede ser positivo o negativo.
○ Feedback positivo: es un círculo vicioso. suele ser perjudicial, como cuando hay una hemorragia de más de 2 litros de sangre; aunque a veces puede ser bueno, como la coagulación o el potencial de acción.
○ Feedback negativo: da estabilidad.
La homeostasia con feedback negativo tiene un coste energético, sólo se dispara cuando se produce un error, y sólo es eficaz en una magnitud determinada de ese error. Esto se soluciona con sistemas de regulación múltiple.
Sistemas de control de la homeostasia 1.-La estabilidad de una variable interna se alcanza por el equilibrio entre entradas las salidas.
2.- En el feed-back negativo los cambios en las variables se regulan haciendo que varíe en sentido opuesto.
3.- El sistema de control homeostático no puede mantener el medio interno constante pero sí evita los efectos de grandes cambios que son reflejo de cambios ambientales (Remarca el hecho de que son dinámicos).
4.- No es posible para los sistemas homeostáticos mantener todas las variables en su rango normal cuando hay un cambio ambiental importante, existe una jerarquía de importancia, por lo que algunas variables pueden estar alteradas mientras otras se mantienen.
Fisiologia Animal I: Sistemas 2n Biologia UAB Los sistemas fisiológicos se preparan para llevar a cabo sus funciones, lo que se llama regulación en avance. Al ver un alimento ya empiezas a prepararte para digerirlo, o al principio de hacer ejercicio el sistema cardiovascular y el respiratorio ya se preparan para lo que vendrá.
Hablamos de un sistema adaptativo cuando es capaz de cambiar por variaciones en el medio externo. Es un hecho ligado a la flexibilidad, es decir, sólo los sistemas flexibles son adaptativos. Ejemplos: ● La osmorregulación en los peces que viven partes de su vida en aguas dulces y partes de su vida en aguas saladas. En función de las características ambientales (en este caso la concentración de sal) varían su método de transportar iones.
● Los humanos aprendiendo a montar en bici. Es una actividad para la que no estamos preparados pero que a base de práctica somos capaces de aprender y no olvidarlo en toda la vida.
● La adaptación a la vida en las grandes alturas: la baja concentración de oxígeno hace que se activen mecanismos de hematopoyesis y que como consecuencia aumente la cantidad de eritrocitos.
● El aumento de las hormonas tiroideas en las especies que viven en ambientes fríos, ya que éstas aumentan la temperatura corporal.
La gran desventaja de los sistemas de regulación es el coste de energía que suponen. Por otra parte, la gran ventaja es que el animal se “independiza” del medio externo.
Concepto de salud y enfermedad Cuando un tipo celular tiene una disfunción a nivel homeostático, esta puede ser leve o grave. Cuando la disfunción es leve se hace frente a la enfermedad, pero cuando la disfunción es grave nos encontramos una alteración de un sistema que es incapaz de volver a la homeostasia, y por lo tanto produce la muerte del animal.
Composición de los líquidos corporales Existen dos líquidos corporales principales separados por la membrana celular: el líquido extracelular y el intracelular. El extracelular es sinónimo al medio interno. El endotelio capilar es el encargado de mantener separados los líquidos intersticial y circundantes (plasma).
● El líquido intracelular tiene una alta concentración de iones potasio, magnesio, fosfatos y sulfatos.
● El líquido extracelular tiene una alta concentración de iones sodio, calcio, cloro y bicarbonatos. El LEC se subdivide en: ○ Líquido intersticial: que es el que baña las células. Tiene menos proteínas ○ Líquidos circundantes: linfa o plasma. Tiene más proteínas Fisiologia Animal I: Sistemas 2n Biologia UAB Además de los líquido de antes, otros compartimentos celulares con líquidos corporales son: ● El líquido cefalorraquídeo ● Los líquidos oculares ○ Humor vítreo ○ Humor acuoso ● Los líquidos de las secreciones digestivas ● Los líquidos celómicos (permiten que las vísceras se muevan haciendo menos fuerza) ○ Pericardio (en cavidad pericárdica) ○ Pleura (en los pulmones) ○ Peritoneo (en el digestivo) ○ Sinovial (en las articulaciones) Mecanismos de transporte entre ambas caras de la membrana: Difusión simple Es la más simple de todas. Sigue la ley de Fick: la densidad de corriente de partículas es proporcional al gradiente de concentración y a la permeabilidad de la membrana. Las membranas son permeables a las sustancias polares (no pasarán o lo harán más lentamente). Las no polares pasarán por difusión.
Transportadores El transporte de los iones a través de la membrana se puede dar siguiendo el gradiente de concentración (no hace falta energía) o contra gradiente (hace falta energía en forma de ATP). Los iones suelen difundir por canales, que suelen presentar unas compuertas que sólo permiten el paso si están abiertas. Los mecanismos de abertura/cierre de éstas están relacionados con voltaje, con uniones a ligandos, o pueden ser también canales mecánicos que se abren o cierran aplicando fuerza. Además del gradiente de concentración del ion hay que tener en cuenta la carga que éste tiene: se produce una fuerza electrostática asociada al transporte del ion. Esta fuerza es la que llamamos potencial de membrana.
Principalmente hay dos tipos de transporte: el activo y el pasivo. Dentro del transporte pasivo diferenciamos la difusión simple (explicado anteriormente) y la difusión facilitada. El transporte de glucosa es un ejemplo de difusión facilitada: la glucosa entra a la célula por transportadores del tipo GLUT. La intensidad de estos transportadores está mediada por la insulina que secreta el páncreas.
El transporte activo puede ser primario o secundario. El transporte activo primario la proteína transportadora tiene actividad ATPasa. En cambio, en el transporte activo secundario se transportan dos solutos, de los que Fisiologia Animal I: Sistemas 2n Biologia UAB uno es un ion. La unión del primero da una actividad ATP-asa que se utilizará para unir el segundo.
Todos estos sistemas de difusión y transportadores se diferencian entre ellos por la dirección del transporte, la naturaleza del transportador y la energía del proceso.
Osmosis (para el movimiento del agua) Las responsables de éste tipo de movimiento son las aquaporinas, con sus diferentes isoformas, número y localización. Son especialmente importantes en el epitelio del tubo renal. Un concepto muy importante en la osmosis es la osmolaridad: es la cantidad de solutos en un líquido, y no sólo eso, sino también la cantidad de líquido total que hay. La osmolaridad de los líquidos corporales es uno de los factores mejor regulados y oscila entre los 280 y los 300 mOsm/kg.
Exocitosis y endocitosis Es el movimiento facilitado por vesículas. La exocitosis es la liberación de las vesículas y la endocitosis es la captación.
Transporte a través de los epitelios Las células epiteliales tienen un polo apical y un polo basal en los que se producen transportes que no tienen por qué ser iguales. Los movimientos pueden producirse por vía paracelular (entre epitelios) o por vía transcelular (como por ejemplo la absorción de glucosa del intestino a la célula epitelial y después llevado a la sangre por el otro polo).
La comunicación ha condicionado evolutivamente la aparición de mensajeros que comuniquen las células entre sí.
● Señalización directa: tipo GAP junction. El mensajero no tiene que salir al espacio extracelular, va de la célula mensajera a la diana directamente.
● Autocrina y paracrina: cuando el receptor actúa sobre la misma célula mensajera es comunicación autocrina, y si lo hace sobre una célula muy parecida o igual y que además está cerca es comunicación paracrina.
● Endocrina: el mensajero debe pasar de un tejido a otro a través de la sangre.
Fisiologia Animal I: Sistemas ● Señalización nerviosa: la de la sinapsis neuronal.
2n Biologia UAB Evolutivamente y relacionado con la aparición de mensajeros, se van seleccionando también tipos de receptores. Al igual que los mensajeros y que las proteínas transportadoras, son específicos. Existen dos tipos principales de receptores: ● Receptores intracelulares: mensajeros solubles en la membrana ● Receptores extracelulares: o receptores de membrana plasmática ○ Canales iónicos ligando-dependientes ○ Asociados a proteínas G ○ Con actividad enzimática Afinidad: intensidad de la unión ligando-receptor. Cuanto más ligandos se unen a receptores la afinidad es más intensa, y ésta va en aumento hasta que llega al punto de saturación.
Competencia: es la que hay entre sustancias extrañas para unirse a un receptor endógeno. Una droga (sustancia extraña) es agonista cuando se une al mismo receptor que un ligando endógeno y mimetiza la respuesta. En cambio es antagonista cuando la unión produce una inactivación de la respuesta clásica.
Dos receptores están up-regulados cuando la concentración de ligando es baja, y por contra están downregulados cuando la cantidad de ligando es baja. La actividad enzimática consiste en fosforilar el receptor tyr/kinasa. La unión ligando-receptor hace que se active un enzima citosólico con actividad catalítica. Los grow factor tienen actividad catalítica intrínseca. Las citosinas activan cascadas.
Fisiologia Animal I: Sistemas 2n Biologia UAB Los receptores acoplados a proteínas G tienen 3 subunidades (α,β, γ). Con la unión del ligando con el receptor la subunidad γ aumenta su capacidad fosfato, lo que disocia las subunidades. La subunidad α actúa sobre diferentes enzimas de diferentes canales (como las que abren canales de calcio, las que actúan sobre proteínas de canales de membranas que formarán segundos mensajeros como el cAMO, DAG, IP3, Ca…). los segundos mensajeros activarán quinasas que fosforilarán las células diana que les corresponda.
Tipos de canales iónicos ● Libres por escape de Na/K (los únicos sin compuerta) ● regulados por voltaje ● Bombas Na/K ● Ligando-dependientes Eicosanoides: cuando un estímulo activa la fosfolipasa A en la membrana se libera ácido araquidónico. Éste puede metabolizar por vía de la lipoxigenasa, que activará los leucotrienos (activos en la broncoconstricción y vasoconstricción y cambios en permeabilidad de las membranas capilares); o puede metabolizar por la vía de la ciclooxigenasa, que dará prostaglandinas (activas en la agregación plaquetaria, la contracción o relajación de la musculatura lisa) y/o tromboxano (que es un gran coagulante).
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