Tema 1. conceptos generales y homeostasia (2016)

Apunte Español
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Biología - 2º curso
Asignatura Fisiologia animal
Año del apunte 2016
Páginas 7
Fecha de subida 16/03/2016
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TEMA 1: CONCEPTOS GENERALES Y HOMEOSTASIA Concepto de fisiología La fisiología estudia el funcionamiento de los sistemas vivos, en este caso de los sistemas u organismos animales. Teniendo siempre presentes las interacciones con el medio en el que viven y como se relacionan con él.
Constancia del medio interno: homeostasia Variables sometidas a estricto control - Presión osmótica de los líquidos biológicos.
Niveles circulantes de iones.
Niveles circulantes de metabolitos. Glucosa.
Volumen de líquido vascular.
Temperatura vascular.
Sistemas de control:   - Circuito abierto Circuito cerrado Retroalimentación positiva: el estímulo inicial provoca más reacciones del mismo tipo.
En general, son circuitos que son perjudiciales para el sistema excepto en casos como la coagulación sanguínea donde la retroalimentación positiva es beneficiosa.
- Retroalimentación negativa: busca dar un efecto contrario o negativo respecto al estímulo inicial. Si algún factor se vuelve excesivo o deficiente se inicia este sistema de control. Es responsable de mantener la homeostasis.
La retroalimentación negativa es la más beneficiosa pero tiene desventajas, solo se pone en marcha cuando se alcanza una magnitud mayor o menor de la variable que se controla. Cuando se restablece, lo hace a partir de la magnitud de error, lo que puede dar lugar a una sobrevaloración. La corrección a partir del valor de error puede hacer que las variables oscilen. Esto se ha arreglado haciendo que la regulación de las variables fisiológicas sea múltiple, que haya múltiples sistemas que se activen de varias formas cuando hay un cambio en el valor de una variable y esto permite que el valor se ajuste no sobrepasándose o no quedándose por debajo. El sentido es permitir el ajuste fino de las variables.
Algunos estímulos interrumpen la homeostasis aumentando o disminuyendo una condición controlada que es monitorizada por receptores que envían impulsos nerviosos o señales químicas a un centro de control. El centro de control que recibe la señal y proporciona impulsos nerviosos o señales químicas a un efector, da lugar a un cambio o respuesta que altera una condición controlada. Hay una vuelta a la homeostasis cuando la respuesta devuelve la condición controlada a la situación normal.
Componentes básicos de un sistema de retroalimentación RECEPTORES – CENTROS DE CONTROL – EFECTORES Los receptores son componentes que dirigen una condición controlada, un centro de control recibe la información, la integra, la elabora y desencadena una respuesta llevada a cabo por los efectores. Los efectores darán lugar a una respuesta que controlará la variable alterada.
SISTEMAS DE CONTROL DE LA HOMEOSTASIA 1. La estabilidad de las variables internas se consigue con el equilibrio entre las entradas y salidas.
2. En los feed-back negativos los cambios en las variables se regulan haciendo que varíe en sentido opuesto.
3. El sistema tiene que ser capaz de evitar que los cambios se traduzcan en un cambio importante para el organismo. El sistema de control homeostático no puede mantener el medio interno constante pero si evita los efectos de grandes cambios que son reflejo de cambios ambientales.
4. Hay una jerarquía en el mantenimiento de la homeostasia. Esta pasa por el mantenimiento de los sistemas que son fundamentales para la vida, se priorizan las homeostasia de las variables que implican el mantenimiento de la vida.
La regulación en avance es una regulación anticipatoria y es común. Por ejemplo en el sistema digestivo cuando hay motivación, recuerdo, etc para comer se da lugar a secreciones digestivas y también de saliva para un proceso digestivo que después tendrá lugar.
La adaptación es la capacidad de un organismo o de un sistema de cambiar su homeostasia en un entorno que cambia. Va muy ligada a la flexibilidad, si un sistema es flexible puede adaptarse a una nueva condición. Por ejemplo aprender a ir en bicicleta (que nunca se olvida), la ascensión a altas alturas (baja la disponibilidad de oxígeno y desencadena un proceso homeostático para aumentar la captación de oxígeno. Aquí se modifica la eritropoyesis, ya que aumenta. En los campamentos base es donde se da esta adaptación). Las hormonas tiroideas estimulan el metabolismo celular, lo que aumenta la producción de calor y la producción de productos.
Cuando hace frio, el número de hormonas es superior a las que se tiene en un ambiente cálido.
Estas son unos cuantos ejemplos de adaptaciones.
La ventaja y desventaja de sistemas de regulación: proporcionan independencia respecto al ambiente, lo que permite la colonización de ambientes nuevos. La mayor desventaja es que son muy costosos energéticamente.
Composición de los líquidos corporales Todas las células participan en la homeostasia y todas se benefician. Cuando un componente se ve alterado sin que se pueda resolver o compensar la alteración, estamos frente la enfermedad del sistema o muerte si la función del sistema deja de llevarse a cabo.
Hay 3 cavidades en el cuerpo humano: la cavidad craneal, la cavidad torácica (donde se encuentra el corazón rodeado por el pericardio y los pulmones rodeados por las pleuras) y la cavidad abdomino-pelviana (donde se encuentran la mayoría de las vísceras, sistema digestivo, reproductor, excretor… recubiertas todas ellas por el peritoneo). Para muchos autores se consideran cavidades las zonas huecas como el corazón, pulmón, vasos sanguíneos, tubo digestivo, vejiga, vesícula biliar (vísceras huecas rellenas de sangre o aire).
Desde el punto de vista de medio externo e interno hay que tener en cuenta la comunicación entre la víscera y el medio externo. Solo a partir del momento en que pasamos la membrana alveolar estamos en medio interno, y lo mismo pasa con el digestivo, lo que tenemos en el tracto digestivo es medio externo y cuando absorbemos por el epitelio intestinal se llega al medio interno.
Encontramos 2 grandes compartimentos: el líquido intracelular y el líquido extracelular (plasma y liquido intersticial, comunicados cuando el circulatorio es cerrado) separados por la membrana celular. El circulatorio baña el hemocele cuando es abierto.
De esta forma: o La membrana celular separa el LIC del LEC.
 El líquido extracelular tiene altas concentraciones de sodio, calcio, cloruro y bicarbonatos.
 El líquido intracelular tiene gran concentración de potasio, magnesio y fosfatos.
o El endotelio capilar separa el líquido intersticial del plasma.
 En cuanto a las proteínas se presenta mayor concentración en el LIC. El plasma contiene mayor cantidad que el Líquido intersticial. (LIC > plasma > L. intersticial).
Intercambio a través de la membrana celular El transporte a través de la membrana lo podemos clasificar según: 1. Las características fisicoquímicas de la membrana: transporte a través de la bicapa o a través de las proteínas de las membranas.
2. Según la energía que requiere el transporte: difusión donde no hay requerimiento energético y el transporte activo donde se necesita ATP para llevarse a cabo.
La difusión es el más simple de los mecanismos de intercambio en la membrana. Los productos o sustancias polares tienen una difusión muy lenta o inexistente a través de la bicapa. Todo lo que es miscible por lípidos no encuentra ningún problema.
La difusión tanto por canales como la bicapa sigue la Ley de Fick. La velocidad del intercambio depende del gradiente de concentración a cada lado y de la permeabilidad de la membrana.
Cuanto más permeable sea la membrana, mayor será el movimiento a través de la membrana celular.
En la foto hay un resumen de los tipos de transporte a través de la membrana: Además encontramos proteínas transportadoras que participan en el proceso pasivo si hay gradiente de concentración o en el transporte activo si es en contra de gradiente.
Tipos de canales iónicos En la membrana hay enzimas, proteínas estructurales, proteínas que actúan como canales o transportadoras y receptores. Un canal proteico se diferencia de una proteína trasportadora en que en el canal hay comunicación entre dentro y fuera de la célula, pero esto es inexistente en proteínas trasportadoras.
El movimiento a través de canales está restringido a los iones y el agua.
Los canales pueden ser:   Abiertos Con compuertas. El estímulo que abre la compuerta permite clasificarlos en canales con compuerta voltaje dependientes o ligando dependientes.
Finalmente tenemos bombas de sodio potasio (transportadoras) que llevan a cabo el transporte activo y tienen actividad ATPasa. El movimiento por los canales proteicos se restringe a los iones para los cuales los canales son selectivos y al agua.
Intercambio a través de la membrana El agua atraviesa rápidamente la membrana a través de acuaporinas. Hay descritas más de 8 tipos diferentes, el número y distribución es distinta según el tejido donde nos encontremos y el agua se mueve por osmosis, determinando la osmolaridad de los líquidos corporales, que es de 500 miliosmoles/kg.
Además del movimiento de agua también tenemos formación de vesículas pinociticas (se da pinocitosis) y en los epitelios tenemos transporte diferenciado a través de vías paracelulares o transcelulares. Las células epiteliales tiene dos polos, en ambos se encuentran los sistemas de transporte y los de absorción diferenciados. En los epitelios de transporte se puede producir paracelularmente o bien por la vía transcelular atravesando la célula del polo apical a la membrana basal.
Tipos de comunicación célula a célula Las funciones celulares tienen que coordinarse y aparece la necesidad de seleccionar organismos que desarrollan moléculas que permiten la comunicación entre las células, mensajeros químicos.
o o o La comunicación se da forma directa a través de conexinas sin pasar por el espacio intracelular o bien pasando por el espacio.
También se puede dar entre distintos órganos en que el mensajero se mueve por el organismo por el sistema circulatorio y entonces hablamos de mensajeros endocrinos.
Si la comunicación se da en un mismo tejido puede ser paracrina (en que una célula sintetiza la señal y se transporta a otra célula) o la señalización autocrina (la célula señalizadora y diana es la misma, el mensajero se libera al espacio extracelular y entra otra vez a la célula cuando se une a su receptor).
Finalmente tenemos la señalización nerviosa, se da una señal eléctrica en el axón, se sintetiza el mensajero que se une al receptor de la célula diana y se transduce la señal originando una respuesta.
Receptores Los mensajeros químicos de bajo peso molecular se conservan genéticamente, pero los de elevado presentan diferencias en la secuencia, por lo que no están tan conservados.
Los receptores son glucoproteínas de membrana localizadas o en la membrana celular o bien en el interior de la célula (núcleo u orgánulos).
o o Los receptores situados en el interior son receptores para receptores químicos liposolubles (atraviesan fácilmente).
Los receptores extracelulares son los más abundantes a nivel de diversidad y numero en las células. Son específicos para un ligando pero en una célula puede haber varios tipos.
Se caracterizan por la facilidad con la que se unen el ligando, presentan saturación (no porque haya un nivel alto de ligando, la señal progresivamente es cada vez mayor, sino que los receptores se saturan), además existe competición (determinadas moléculas compiten por un mismo receptor. En general cuando la unión de una molécula (que suelen ser fármacos) al receptor no da lugar a señalización). Cuando se bloquea el receptor se dice que estamos frente un antagonista del mensajero químico; si pese a no ser el mensajero especifico se une al receptor y lleva a cabo la misma función, se dice que es un agonista.
Si hay mucho ligando, en general disminuye el número de receptores. Si un determinado mensajero se libera en poca cantidad aumenta el número de receptores.
Los receptores son específicos pero en una célula puede haber varios para diferentes ligandos.
Por ejemplo en la musculatura lisa de las paredes vasculares encontramos receptores de dos tipos para la adrenalina/ epinefrina (alfa- adrenérgicos y beta- adrenérgicos). La unión de la adrenalina a los alfa produce vasoconstricción mientras que la unión a la beta produce vasodilatación.
- El número de receptores alfa o beta y su distribución es lo que marca el efecto vasoconstrictor o vasodilatador de la adrenalina.
Varios tipos de receptores de superficie según su selectividad o su mecanismo de compuerta: 1. Receptores ionotrópicos (o asociados a canales iónicos): el receptor al unirse al ligando actúa como compuerta de entrada para los iones. El receptor y la compuerta están en la misma proteína transmembranal.
2. Receptores asociados con proteínas G (o acoplados): las proteínas G son muy variadas. Hay muchas moléculas de señalización cuya señal se transcribe a través de estas.
 Las proteínas G tienen 3 subunidades y la unión a un receptor acoplado a proteína G de un ligando hace que la proteína G aumente su actividad por el GTP, el incremento de afinidad provoca la disociación de la subunidad alfa de la proteína.
 En función del tipo de proteína G la disociación puede conducir a que se active un canal iónico como puede ser el de calcio, que entrara en la célula y se unirá a la Calmodulina que actuará como segundo mensajero.
 Por otro lado se desencadenan mecanismos a través de enzimas presentes en la membrana cuando se disocia alfa: el sistema de la fosfolipasa C (da lugar a dos segundos mensajeros, el DAG y el trifosfato inositol) y el de la adenilato ciclasa (permite síntesis de AMPc como segundo mensajero). Estos segundos mensajeros activan quinasas que fosforilarán enzimas y tendremos una respuesta a la unión del ligando al receptor.
3. Receptores asociados con enzimas: antiguamente llamados receptores con actividad catalítica intrínseca. La inmensa mayoría bien sea del grupo con actividad catalítica intrínseca o bien que la unión del ligando permiten la activación de un enzima citosólico y están asociados a Tirosin quinasas.
Derivados de ácidos grasos: Eicosanoides Son mensajeros químicos y hay de 3 tipos: los leucotrienos, las prostaglandinas y los tromboxanos.
Cuando un estímulo adecuado activa el sistema de la fosfolipasa A transmembranario, se libera por los fosfolípidos de membrana el ácido araquidónico y este se metaboliza siguiendo dos vías: la vía de la lipooxigenasa (se transforma en leucotrienos) y la vía de la ciclooxigenasa (da lugar a prostaglandinas y tromboxanos).
 Los leucotrienos son mediadores fundamentales en la inflamación, son broncoconstrictores, vasoconstrictores y aumentan la permeabilidad capilar.
 Las prostaglandinas y tromboxanos tienen función vasodilatadora o vasoconstrictora.
Inhiben la secreción estomacal y la PG actúa sobre el mecanismo de la fiebre.
*La aspirina y antiinflamatorios no esteroideos actúan inhibiendo la vía de la ciclooxigenasa.
El trombo es normalmente vasoconstrictor, pero según el peso de la vía en formar unos u otros tendrán un efecto u otro.
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