Introducción a la Fisiología Humana

1. Introducción a la Fisiología

La **fisiología** es el estudio de las causas de los fenómenos de la vida. Incluye subdisciplinas y analiza los niveles de organización del cuerpo humano. El **metabolismo celular** (procesos metabólicos dentro de la célula) y el **medio interno** (ambiente extracelular que rodea a la célula) son conceptos fundamentales.

2. Homeostasis

La **homeostasis** es la regulación de la actividad de los distintos niveles corporales para minimizar los cambios en el medio interno. La **integración** de todos los sistemas y aparatos es crucial para mantener constante el medio interno.

3. Compartimentos Corporales

El 60% del peso corporal es agua, distribuida en **líquido intracelular** (2/3; rico en potasio y fosfato) y **líquido extracelular** (1/3; rico en sodio, cloro, bicarbonato y nutrientes). El líquido extracelular se divide en **líquido intersticial**, **plasma sanguíneo** y **líquido transcelular**. Las concentraciones varían según la edad, el sexo y el peso corporal. Ejemplos de concentraciones iónicas: Sodio (140/14), Potasio (4/140), Cloro (108/4).

4. Sistemas Corporales

Los principales sistemas corporales incluyen el **sistema circulatorio**, **sistema linfático**, **sistema digestivo**, **sistema urinario**, **sistema muscular**, **sistema esquelético**, **sistema tegumentario**, **sistema reproductor**, **sistema respiratorio** y los **sistemas de control** (sistema nervioso y sistema endocrino).

5. Sistema Nervioso

El sistema nervioso tiene funciones **sensoriales**, **vegetativas** y **motoras**. Los tipos de neuronas son **motoras**, **sensitivas** e **interneuronas**. Se divide en **somático** y **vegetativo**. El sistema vegetativo se subdivide en **simpático** (lucha o huida) y **parasimpático** (reposo). El **arco reflejo** es un mecanismo fundamental.

6. Sistema Endocrino

Se abordará en la introducción específica del sistema endocrino.

7. Retroalimentación Negativa

Ejemplos de procesos regulados por retroalimentación negativa: **presión sanguínea**, **presión parcial de CO2 y O2**, **calcemia**, **temperatura**.

8. Retroalimentación Positiva

Ejemplos de procesos regulados por retroalimentación positiva: **oxitocina**, **coagulación sanguínea** y **hemorragia**.

Líquidos Corporales y Membrana Plasmática

1. Líquidos Corporales

El **ingreso** de líquidos se produce a través de la comida, la bebida y el metabolismo. La **pérdida** ocurre por pérdida insensible, sudor, orina, heces y procesos obligados. En caso de pérdidas, se administran sustancias como NaCl, suero glucosado y proteínas. El **equilibrio de masas** implica que el agua ingerida debe ser igual al agua excretada. El **efecto Donnan** se refiere a un desequilibrio entre la osmolaridad del plasma y del líquido intersticial.

2. Membrana Plasmática

La membrana plasmática está compuesta por **proteínas**, **lípidos** y **glúcidos**. Sus características incluyen la **permeabilidad selectiva**, la **bicapa lipídica**, las **proteínas de membrana**, el **colesterol** y un grosor específico.

3. Ósmosis y Presión Osmótica

La **ósmosis** es la difusión neta de agua a través de una membrana semipermeable, desde una solución hipotónica a una hipertónica. La **presión osmótica** es la presión necesaria para detener la ósmosis. La **tonicidad** depende del volumen y la concentración proteica. Las soluciones pueden ser **isotónicas** (igual tonicidad), **hipotónicas** (hinchamiento de los eritrocitos) o **hipertónicas** (vaciamiento de los eritrocitos). El suero salino y glucosado inicialmente están en equilibrio, pero luego solo queda agua que entra en las células. Se rige por la fórmula de Vant Hoff.

4. Transporte Pasivo

El **transporte pasivo** no requiere coste energético y se basa en gradientes, con o sin ayuda de proteínas. La **difusión simple** se basa en la cinética de las moléculas en disolución. La tasa de difusión depende de la temperatura, la cantidad de sustancia disponible, la permeabilidad de la membrana (liposolubilidad, canales y transportadores), el espesor de la membrana, el peso molecular y el tamaño de la sustancia. La ley de Fick relaciona la superficie de absorción, el espesor y la permeabilidad. Se realiza por canales, moléculas transportadoras o en medio de los fosfolípidos.

5. Difusión Facilitada

La **difusión facilitada** se realiza mediante transportadores, que muestran especificidad, competencia y saturación. Un ejemplo son los transportadores de glucosa.

6. Transporte Activo

El **transporte activo** puede ser **vesicular** (endocitosis, exocitosis y transcitosis) o mediante **bombas** que consumen ATP (transporte activo primario), como la bomba de sodio (intercambia tres sodio por dos potasio). El **transporte activo secundario** incluye el cotransporte y el contratransporte. Un ejemplo es el transporte de glucosa (un sodio y una glucosa entran al interior; el transportador GLUT libera al exterior; la bomba ATPasa mantiene el gradiente).

7. Ley de Starling de los Capilares

La ley de Starling describe las fuerzas que regulan el movimiento de fluidos a través de los capilares: PHS, PHI, PCS, PSI, PFN. En el extremo arterial, la sangre es rica en presión hidrostática, mientras que el intersticial tiene poca presión hidrostática, pero muchas proteínas.

Potencial de Membrana y Tejido Muscular

1. Introducción al Potencial de Membrana

El **potencial de membrana** se puede calcular mediante la ecuación de Goldman (para varios iones) o la de Nernst (para un solo ion). Se utilizan técnicas para medir la corriente en las membranas y los canales. El **potencial de reposo** es la diferencia de potencial entre el interior y el exterior de la célula. El **potencial de acción** es la conversión de un estímulo en un impulso electroquímico para transmitir señales a través de las membranas.

2. Potencial de Acción

Valores clave: reposo (-70 mV), umbral (-65 mV). Fases: 1ª fase de reposo (canales de sodio y potasio cerrados), 2ª fase de despolarización (se abren los canales de sodio y entra sodio), 3ª fase de repolarización (se abren los canales de potasio y se cierran los de sodio), 4ª fase de hiperpolarización (los canales de potasio siguen abiertos y el potencial se hace más negativo que el umbral). La apertura de los canales de sodio genera retroalimentación positiva.

3. Periodo Refractario Absoluto y Relativo

Se puede iniciar otro potencial de acción cuando se abran las compuertas de inactivación del sodio. El **periodo refractario absoluto** impide la generación de un nuevo potencial de acción, incluso con un estímulo fuerte. El **periodo refractario relativo** permite iniciar otro potencial de acción, pero requiere un estímulo mayor.

4. Conducción del Potencial de Acción

La conducción puede ser **continua** (en fibras amielínicas) o **saltatoria** (en fibras mielinizadas, más rápida, se despolariza solo en nódulos, requiere menos actividad para restablecer las concentraciones iniciales).

5. Factores que Alteran el Potencial de Acción

• Presión excesiva: Aumenta la insensibilidad.
• Ambiente químico por el potasio: Normopotasemia (funcionamiento normal), hiperpotasemia (reposo más cerca del umbral, requiere un estímulo menor), hipopotasemia (reposo más lejos del umbral, requiere un estímulo mayor).
• Temperatura: Aumenta la velocidad.
• Anestésicos: Bloquean la apertura de los canales de sodio.
• Toxinas: Bloquean los canales de sodio.
• Ambiente químico por el calcio: Hipocalcemia aumenta la excitabilidad.
• Concentración de hidrogeniones: Poca concentración aumenta la excitabilidad.

6. Gráficas y Codificación del Estímulo

Tipos de gráficas: típica, meseta. Codificación de la intensidad del estímulo: sumación espacial (dos neuronas van a una), temporal (una neurona varios estímulos a una neurona). Tipos de transmisión de señales: sinapsis eléctrica (uniones gap, rápida), sinapsis química (mediante neurotransmisores).

*Potencial graduado: Cada sinapsis produce inicialmente potenciales graduados. Estos estímulos son de amplitud variable, viajan cortas distancias y la información se propaga desde el cuerpo de la neurona. Esta señal genera potenciales graduados que tienen una duración amplia y pueden ser sumados.

Tejido Muscular Esquelético

1. Inicio de la Contracción Muscular

1) Un potencial de acción provoca la apertura de los canales de calcio operados por voltaje, el calcio entra y se liberan las vesículas con acetilcolina. La acetilcolina se une a su receptor iónico operado por ligando y este provoca la apertura de los canales de sodio, iniciando la despolarización de la membrana postsináptica. La acetilcolina se degrada mediante la acetilcolinesterasa a ácido acético y colina. 2) El potencial de acción llega al sarcolema, llega al túbulo T, se abren los canales de calcio y se libera, se unen a la troponina, causando movimiento en tropomiosina, dejando al descubierto el sitio de unión de la miosina en la actina, produciendo el desplazamiento requiriendo la hidrólisis de ATP.

2. Arco Reflejo

Aunque el músculo esquelético es de contracción voluntaria, un estímulo fuerte puede generar una contracción involuntaria.

3. Funciones del Músculo

Funciones: desplazamiento, termogénesis, almacén, protección, propiocepción (mediante receptores propios). Tipos: esquelético (40%, estriado, neuronas motoras somáticas, voluntario), cardiaco (5%, mezcla liso y estriado, marca el ritmo cardiaco, involuntario), liso (5%, no estriaciones, sistema nervioso central, involuntario). Almacén gracias a esfínteres, termogénesis mediante contracciones involuntarias que generan calor.

4. Receptores Musculares

Husos musculares (tejido conectivo y fibras intrafusales y extrafusales, informa del grado de estiramiento de las fibras, las intrafusales neuronas motoras gamma y las extrafusales alfa), órgano tendinoso (dendritas ramificadas de neurona sensitiva, informa del grado de tensión del tendón).

5. Características del Músculo

Excitabilidad, conductibilidad, contractilidad, extensibilidad, elasticidad (CCEEE). Potencial de reposo (-90 mV), potencial umbral (-70/-60 mV). Electromiogramas. Tejido conectivo en el músculo (endomisio forma fascículo, perimisio, epimisio y unión al tendón). Irrigación depende de la actividad. Tipos de fibras nerviosas (A grande mielínica rápida; B mediana mielínica rápida; C pequeña amielínica lenta).

6. Contracción – Acetilcolina

El neurotransmisor es la acetilcolina y su receptor es el colinérgico. La acción de una neurona depende del neurotransmisor y del receptor. Receptores nicotínicos (iónicos y también nicotina) y muscarínicos (metabotrópicos y también muscarina). Enzimas (colina acetiltransferasa y acetilcolinesterasa). Compuestos tóxicos (curare y toxina botulínica).

7. Unión Neuromuscular

Valle sináptico (membrana invaginada y con numerosas hendiduras subneurales con receptores de acetilcolina y canales de sodio activado por voltaje).

8. Contracción Muscular Detallada

Cuando el potencial de acción llega al túbulo T, es detectada por los receptores de dihidroxipiridina, que provocará la apertura de los canales de receptores de rianodina en el retículo sarcoplásmico y se libera calcio. Cuando termina el potencial se cierra la compuerta y la proteína calsecuestrina contribuye a capturar el calcio liberado.

9. Metabolismo del Músculo

Fosfocreatina (cuando el músculo está en reposo, genera más ATP del que necesita, por eso el fosfato es almacenado en la creatina mediante la enzima creatina quinasa; existen varias isoenzimas de la creatina quinasa), respiración celular anaerobia (la glucosa es degradada a lactato para obtener energía en ausencia de oxígeno), respiración celular aerobia (la glucosa es degradada completamente a CO2 y H2O obteniéndose mayores cantidades de ATP).

10. Fatiga Muscular

Es la incapacidad que tiene el músculo para contraerse tras un ejercicio prolongado, se genera sensación de cansancio como mecanismo protector, antes de que el músculo sufra daños. Tipos: mental (previene que el músculo se dañe), propia fibra (disminuye la creatina fosfato, el ATP, el calcio y la acetilcolina).

11. Consumo de Oxígeno por Recuperación

Tras un ejercicio prolongado, el organismo debe rellenar los almacenes de oxígeno para poder restaurar las condiciones metabólicas en reposo (gluconeogénesis, síntesis de ATP y fosfocreatina, reposición de oxígeno en mioglobina). El oxígeno se consume principalmente porque aumentan las reacciones químicas, aumenta el trabajo muscular y aumenta la reparación de tejidos.

12. Tipos de Fibras Musculares Esqueléticas

Oxidativa lenta (rojas por mitocondrias y mioglobina, oxidativa lenta, resistente a fatiga, pequeñas, espalda), glucolítica rápida (blanca por el glucógeno, glucolítica rápida, fatigables, grandes, piernas), glucolítica oxidativa rápida (rojas por mioglobina y glucógeno, glucolítica oxidativa rápida, resistente a la fatiga, grande, brazos). Clave: nombre, color y por qué, tipo de contracción, fatiga, tamaño y dónde. Papel de la genética en las fibras musculares.

13. Dibujo de un Sarcómero: