Fisiología General: El Medio Interno y la Homeostasis

El medio interno es todo lo que se encuentra dentro de la célula. El agua corporal total representa el 60% del peso corporal. Este medio interno corresponde al total del líquido extracelular (LEC) de un organismo, compuesto por:

• Líquido intersticial (40%): ocupa el espacio entre las células.
• Líquido extracelular (20%): se encuentra en los vasos sanguíneos (plasma) y en los vasos linfáticos (linfa).

Homeostasis: Mantenimiento del Equilibrio Interno

La homeostasis es el conjunto de mecanismos que permiten que el medio interno del organismo se mantenga dentro de los límites fisiológicos. El medio interno se altera constantemente, y los distintos sistemas del organismo actúan para contrarrestar estas alteraciones. Los principales sistemas de control de la homeostasis son el sistema nervioso y el sistema endocrino. El sistema nervioso envía señales en forma de impulsos nerviosos a los órganos para contrarrestar la alteración, mientras que el sistema endocrino favorece la síntesis de hormonas.

Membrana Celular: Estructura y Funciones

La membrana celular tiene tres funciones principales:

1. Constituye la superficie externa de la célula, separando el ambiente interno del externo.
2. Actúa como una barrera selectiva que regula el flujo de materiales que entran y salen de la célula.
3. Desempeña un papel clave en la comunicación y relación entre las diferentes células.

Estructura de la Membrana Celular

La membrana celular es una barrera flexible pero resistente que rodea y contiene el citoplasma de la célula. Está compuesta principalmente por lípidos, proteínas y glúcidos.

Tipos de Transporte a través de la Membrana

Las sustancias atraviesan la membrana celular mediante procesos de difusión y transporte activo.

Difusión

La difusión es el movimiento de moléculas o iones desde una zona de mayor concentración a una de menor concentración, impulsado por su propia energía cinética. Es un proceso físico que ocurre siempre que haya una diferencia de concentración. Existen diferentes tipos de difusión: difusión simple, difusión facilitada y ósmosis.

• Difusión simple: Las sustancias liposolubles atraviesan la membrana a través de la bicapa lipídica, mientras que las sustancias no liposolubles lo hacen a través de canales.
• Difusión facilitada: Las moléculas pasan a través de una proteína transportadora que experimenta cambios conformacionales al transportar la molécula.
• Ósmosis: Es el paso del disolvente (agua) a través de una membrana semipermeable, desde una zona de mayor concentración de agua a otra donde la concentración es menor. El agua atraviesa la membrana por difusión simple o a través de acuaporinas.

Transporte Activo

El transporte activo ocurre en contra del gradiente de concentración y requiere energía en forma de ATP (ejemplo: bomba Na+/K+).

Bomba de Sodio-Potasio (Na+/K+)

La enzima ATPasa actúa sobre el ATP celular, rompiendo la molécula y liberando un grupo fosfato. Esta reacción libera energía que permite expulsar 3 iones de Na+ fuera de la célula e introducir 2 iones de K+ en contra de su gradiente de concentración. Al salir 3 Na+ y entrar 2 K+, se favorece la electronegatividad del interior de la célula, generando una diferencia de cargas a través de la membrana.

Funciones de la Bomba Na+/K+

1. Control del volumen celular (líquido intracelular): El ion sodio facilita la entrada de agua. Como el sodio es abundante en el LEC, tiende a difundir hacia el interior de la célula, arrastrando agua. La bomba de Na+/K+ actúa constantemente para expulsar 3 iones de Na+ e introducir 2 iones de K+, manteniendo los niveles adecuados de concentración de sodio, potasio y agua a nivel intracelular y manteniendo la presión osmótica.
2. Mantenimiento de la electronegatividad en el interior de la célula: Expulsa continuamente 3 Na+ e introduce 2 K+.

Potencial de Membrana en Reposo (PMR)

El potencial de membrana en reposo (PMR) es la diferencia de cargas eléctricas a un lado y otro de la membrana (lado interno negativo, lado externo positivo), y se mide en milivoltios (mV). Cuanto mayor sea la diferencia de cargas a través de la membrana, mayor será el PMR.

Factores que Contribuyen al PMR

1. Distribución desigual de los iones a un lado y otro de la membrana.
2. Permeabilidad relativa de la membrana plasmática al sodio y al potasio.

Propiedades del PMR

1. Célula excitable: Capacidad de generar un potencial de acción, es decir, la capacidad de responder a determinados estímulos generando impulsos nerviosos.
2. Casi todas las células tienen PMR, pero solo unas pocas son excitables.

Potencial de Acción

El potencial de acción es el impulso nervioso que viaja a través de las neuronas, desde el sitio donde se activa en el axón hasta las terminaciones axónicas. En las células sin mielina, el proceso es más lento porque debe abrirse paso paso a paso.

Tipos de Conducción del Impulso Nervioso

• Conducción continua: Ocurre en los axones amielínicos, donde el PA se forma paso a paso en cada porción adyacente de la membrana plasmática del axón amielínico.
• Conducción saltatoria: Ocurre en los axones mielínicos. En las áreas donde la vaina de mielina cubre el axolema, hay pocos canales iónicos regulados por voltaje. Sin embargo, en los nódulos de Ranvier, la vaina de mielina se interrumpe y el axolema tiene una gran cantidad de canales iónicos, donde se producen los PA. Esto permite una mayor velocidad en la conducción del PA.

Fases del Potencial de Acción

• Fase A: La membrana está en reposo (PMR = -70 mV), los canales de Na+ están en reposo y los de K+ cerrados.
• Fase B: Un estímulo en el axón alcanza el valor umbral (-55 mV) y comienza la despolarización.
• Fase C: Despolarización: Se abren los canales de puerta de voltaje del Na+ y este ion entra en la célula, invirtiendo la polarización en el interior de la membrana plasmática (de -70 mV a +30 mV).
• Fase D: Repolarización: Se abren los canales de puerta de voltaje de K+ y se inactivan los de Na+. El K+ sale de la célula, volviendo a ser electronegativa.
• Fase E: Posthiperpolarización: Los canales de Na+ están en reposo y los canales de K+ abiertos y luego cerrados. El potencial se sitúa entre -90 mV y -70 mV (PMR). En esta fase también interviene la bomba de Na+/K+.

Ley del Todo o Nada

Los potenciales de acción siguen el principio o ley del todo o nada. Si el estímulo alcanza el valor umbral (-55 mV), se abren los canales iónicos de voltaje y se produce un PA que siempre tiene la misma amplitud, intensidad, altura y duración a lo largo del axón. Se producen PA cuyas intensidades son constantes y no se suman. También se le llama «efecto dominó», porque el PA es semejante a empujar una ficha de dominó: si se empuja la primera ficha con suficiente intensidad, todas caerán; de lo contrario, no caerán. De manera similar, si el estímulo tiene suficiente intensidad, se producirá un PA; si no, no se producirá.