Niveles de Organización Biológica y Fisiología

Fisiología: ciencia que estudia los fenómenos físicos y químicos que permiten el funcionamiento de los seres vivos y su adaptación a los cambios del entorno que los rodea.

FISIOLOGÍA = FUNCIONAMIENTO

¿Qué es la Vida?

• Reproducción
• Nutrición
• Organización
• Crecimiento
• Propósito específico
• Excitabilidad
• Motilidad
• Adaptabilidad

Nivel químico     →           Nivel celular       →           Nivel tisular        →          Nivel de órganos              →           Nivel de Sistemas              →  Nivel de organismo

Nivel Abiótico

• Químico (átomos y moléculas que constituyen la materia viva)

C, H, O, N, P → forman la molécula del ADN

Agua → componente más abundante (80%)

Moléculas simples           Polímeros            Membrana plasmática                   Células pro

Carbohidratos

• Azúcares, glucógeno, almidón y celulosa
• Función nutritiva, obtención de energía
• Forman parte de glucoproteínas, ácidos nucleicos y membrana plasmática

Lípidos

• Moléculas apolares insolubles en agua
• Forman parte de membranas

Fosfolípidos: cabeza polar y cola apolar

Colesterol

• Triglicéridos son de reserva

Proteínas

• Más abundantes después del agua (10 a 20%)
• Polímeros de aminoácidos
• Tipos

Estructurales:

Funcionales:

Ácidos Nucleicos

• ADN

Reside la información genética

Formado por bases nitrogenadas (A, T, C, G), azúcar pentosa (desoxirribosa) y grupo fosfato

Los genes codifican las diferentes proteínas, y en última instancia son los que controlan la funcionalidad celular, y por extensión la del organismo.

Doble hélice

• ARN

Contiene en su estructura ribosa y es el intermediario entre el ADN y las proteínas.

Uracilo en lugar de timina

Tiene una sola cadena

Nivel Biótico

• Celular:

• Célula, la unidad estructural y funcional básica.
• ~100 billones
• Metabolismo, consumo de O₂, división celular

Organización de la célula

• Tres partes principales: membrana plasmática, citoplasma y núcleo

Forman estructuras membranosas

Función:

Revestimiento (simples o estratificados)

• • • • Endotelios
      • Epidermis

Secretoras (glándulas de moco, hormonas, etc.)

• • Exocrinas
  • Endocrinas
  • Mixtas

Tejido Conjuntivo

• Conjunto heterogéneo de tejidos derivados del mesodermo, formados por células rodeadas de grandes cantidades de material extracelular
• Función de sostén y separación de los diferentes elementos tisulares y también se convierte en un medio logístico (p. ej. plasma de la sangre).

Tipos:

• No especializado (TC propiamente dicho)
• Especializado (adiposo, cartílago, hueso, médula ósea, sangre)

Tejido Muscular

Miocitos son los especializados en la contracción → función mecánica

Tejido Nervioso

• Neuronas: especializadas en generar y conducir impulsos eléctricos.  
• Células de la glía: sostén

• Orgánico: Órganos, estructuras de morfología definida formadas por diferentes tejidos, con funciones específicas

• Estructuras constituidas por varios tejidos que en conjunto realizan un acto.

• Las células se diferencian para ejercer su función
• Diferenciación → cambios estructurales y funcionales de las células a medida que proliferan en el embrión para formar los diferentes tejidos y órganos.
• Consecuencia de la represión selectiva del genoma
• Las células con función similar se agrupan para formar tejidos
• Los órganos están formados por los 4 tipos de tejidos (nervioso, epitelial, muscular y conjuntivo)

• Sistemático: Diferentes órganos unidos para desempeño de una función.

• Sistemas: Son conjuntos de órganos, formados por los mismos tipos de tejidos, que pueden realizar actos independientes.

Se distinguen 4 sistemas diferentes que son:

• Nervioso
• Esquelético
• Muscular
• Endocrino

• Aparatos: Son conjuntos de órganos, que pueden ser de tejidos muy diferentes, que actúan coordinadamente en la realización de una función.

Se distinguen 6 aparatos diferentes

• Circulatorio
• Digestivo
• Locomotor
• Respiratorio
• Excretor
• Reproductor

• Organismo: conjunto de sistemas integrados estructural y funcionalmente.

Homeostasis

• Mantenimiento del organismo dentro de límites que le permiten desempeñar una función de manera adecuada
• Mantenimiento de las condiciones del medio interno constantes.

Sistema Óseo

Funciones

• Sostén: estructura que da sostén a tejidos blandos y puntos de inserción
• Protección: protege de lesiones a los órganos internos importantes
• Movimiento pasivo: el músculo esquelético se fija en los huesos y asisten en la producción del movimiento
• Homeostasis mineral: almacena calcio y fósforo que contribuyen a la solidez del hueso
• Hemopoyesis: producción de células sanguíneas
• Almacenamiento de energía: la médula ósea amarilla está constituida por adipocitos, los cuales almacenan triglicéridos

Tipos de huesos

• Largos

Constan de:

• Diáfisis: cuerpo del hueso
• Epífisis: terminaciones proximal y distal
• Metáfisis: regiones de hueso maduro donde la diáfisis se une con las epífisis
• Cartílago articular: capa fina de cartílago hialino que cubre la zona de la epífisis donde un hueso articula con otro
• Periostio: vaina dura de tejido conectivo denso e irregular que envuelve la superficie ósea
• Cavidad medular: espacio dentro de la diáfisis que contiene médula ósea amarilla  
• Endostio: fina membrana que limita la cavidad medular

• Planos

• Son delgados
• Compuestos por dos capas paralelas de tejido óseo compacto
• Son separadas por una capa de tejido óseo esponjoso
• Proveen superficie para inserciones musculares

Ejemplo: huesos del cráneo, esternón, costillas

• Cortos

• Se encuentran en el carpo (muñeca) y en el tarso (tobillo)

206 huesos

• Axial: 80 huesos

• Cabeza → 22 huesos

• Cara

• Malar o cigomático: prominencias de las mejillas y parte de la pared lateral y piso de las órbitas
• Maxilar superior: forman parte del piso de la órbita, paredes laterales y piso de la cavidad nasal
• Nasal: forma parte del puente de la nariz
• Lagrimal u unguis: más pequeños de la cara
• Cornetes inferiores:
• Palatinos: forma de L y forma la porción posterior del paladar duro, parte posterior del piso y pared lateral de la cavidad nasal
• Vómer: aproximadamente triangular y ubicado en el piso de la cavidad nasal
• Maxilar inferior: hueso facial más largo y fuerte

• Cráneo

• Parietal
• Temporal
• Frontal
• Occipital
• Esfenoides
• Etmoides

• Columna vertebral → 26 huesos

• Cervical 7v: región del cuello
• Dorsal 12v: región posterior de la caja torácica
• Lumbar 5v: soporte de la porción inferior de la espalda
• Sacra 5v: 1 hueso sacro formado por 5v
• Coccígea 4v: 1 hueso coxis

Partes de una vértebra típica

• Cuerpo: grueso y con forma discoide, soporta el peso de la vértebra
• Arco vertebral:

Pedículo: dos apófisis cortas y gruesas que se proyectan hacia atrás desde el cuerpo de la vértebra para unirse con la lámina plana

• Agujero vertebral: rodeado por el pedículo y lámina, contiene la médula espinal, tejido adiposo, conectivo areolar y vasos sanguíneos
• Apófisis transversa: se extiende desde el punto de unión de la lámina y pedículo hacia afuera y cada lado
• Apófisis espinosa: se proyecta hacia atrás desde la unión de las láminas   
• Apófisis articular: forma articulaciones con otras vértebras adyacentes  

• Huesillos del Oído → 6 huesos
• Caja torácica → 25 huesos

• Esternón: hueso plano, delgado, localizado en el centro de la pared interior del tórax. Formado por el manubrio, cuerpo y apéndice
• Costillas: 12 pares

• • • • Verdaderas: costillas que tienen cartílagos costales y se insertan directamente en el esternón
      • Falsas: costillas que sus cartílagos costales se insertan indirectamente en el esternón o no se insertan
      • Flotantes: costillas cuyos cartílagos costales no tienen inserción de ningún tipo en el esternón

• Hioides → 1 hueso

• Apendicular (126 huesos)

• Miembros superiores → 64 huesos

• Cintura escapular

• Escápula: omóplato es un hueso grande, triangular y plano, situado en la parte posterior del tórax
• Clavícula: hueso fino en forma de S. yace en forma horizontal a lo largo de la región inferior del tórax

• Húmero: hueso del brazo más grande y largo del miembro superior
• Cúbito- radio: cúbito es más largo que el radio y se localiza en la región medial del antebrazo. El radio se encuentra en la región lateral del antebrazo
• Carpo: región proximal de la mano

• Hilera superior: escafoides, semilunar, piramidal y pisciforme
• Hilera inferior: trapecio, trapezoide, grande y ganchoso

• Metacarpo: región intermedia de la mano
• Falanges

• Falange
• Falangina
• Falangeta

• Miembros inferiores → 62 huesos

• Cintura pélvica

• Ilíaco “Coxal”
• Dos huesos de la cadera

• Fémur: hueso del muslo, más largo, más pesado y más resistente de todos los huesos del cuerpo
• Rótula: hueso pequeño, triangular y aplanado situado en la parte anterior de la rodilla
• Tibia- peroné: la tibia es el más largo, medial y soporta el peso de los dos huesos de la pierna y el peroné es paralelo y lateral a la tibia, es considerablemente más pequeño
• Tarso: región proximal al pie

• Hilera posterior: astrágalo y calcáneo
• Hilera anterior: cuboides, escafoides y cuneiformes (3)

• Metatarso: región intermedia del pie conformado por 5 huesos metatarsianos
• Falanges

• Falange
• Falangina
• Falangeta

Articulaciones

• Sinartrosis: cráneo
• Anfiartrosis: vértebras
• Diartrosis: apendicular

Clasificación estructural

• Fibrosas: no hay cavidad sinovial y los huesos se mantienen unidos por tejido conectivo fibroso que es rico en fibras colágenas

• Suturas: delgada capa de tejido conectivo y solo entre huesos del cráneo
• Sindesmosis: articulación en la que hay una distancia mayor entre los huesos que se articulan y más tejido conectivo fibroso que en una sutura
• Gonfosis: tipo de articulación en la cual una clavija en forma de cono encaja en una cavidad

• Sinoviales: cavidad sinovial, cartílago articular y cápsula articular

• Enartrosis
• Condiloartrosis
• Trocleartrosis
• Trocoide
• Artrodia
• Encaje recíproco

• Cartilaginosas: no hay cavidad sinovial, los huesos de la articulación están unidos por cartílago

• Sincondrosis: articulación en la que el material de conexión es el cartílago hialino  
• Sínfisis: articulación en la cual los extremos de los huesos articulares están recubiertos de cartílago hialino, pero un disco ancho y plano fibrocartílago conecta los huesos

Tejido Muscular

Tipos de tejido muscular

• Tejido esquelético:

• • la mayoría de estos músculos mueven los huesos del esqueleto
  • es estriado, se ven bandas oscuras y claras alternadas

• Tejido cardíaco

• Forma la mayor parte de la pared del órgano
• Es estriado pero su acción es involuntaria

• Tejido liso

• Se encuentra en la pared de las estructuras huecas internas

Funciones del tejido muscular

1. Producir movimientos corporales
2. Estabilizar las posiciones corporales
3. Almacenar y movilizar sustancias en el organismo:
4. Generar calor

Propiedades del tejido muscular

1. Excitabilidad eléctrica: capacidad de responder a ciertos estímulos
2. Contractilidad: capacidad de contraerse enérgicamente tras ser estimulado
3. Extensibilidad: capacidad de estirarse sin dañarse
4. Elasticidad: capacidad de volver a su longitud y forma original
5. Conductibilidad

Músculo esquelético

Compuesto de cientos de miles de fibras musculares

• Componentes del tejido conectivo

• Fascia: capa del tejido conectivo que sostiene y rodea a los músculos y otros órganos
• Fascia superficial: separa al músculo de la piel, se compone de tejido conectivo areolar y tejido adiposo
• Fascia profunda: tejido conectivo denso e irregular que reviste las paredes del tronco y los miembros y mantiene juntos a los músculos con funciones similares
• Epimisio: capa de tejido conectivo que envuelve al músculo en su totalidad (2)
• Perimisio: rodea grupos de entre 10 y 100 fibras musculares (1)
• Endomisio: fina lámina de tejido conectivo areolar (3)

Histología de la fibra muscular esquelética

• Cada fibra surge de fusión de cientos de pequeñas células mesodérmicas llamadas mioblastos
• Diámetro de una fibra madura 10 a 100 µm

• Miofibrillas: orgánulos contráctiles del músculo esquelético
• Filamentos

Finos: 8 nm (actina)

Gruesos: 16 nm (miosina)

• Sarcómeros

Unidades funcionales básicas de una miofibrilla

• Filamento fino: actina
• Filamento grueso: miosina
• Línea Z: separa un sarcómero del siguiente
• Banda A: recorre toda la longitud de los filamentos gruesos
• Banda I: área de menor densidad que contiene la porción restante de los filamentos finos, pero no los gruesos
• Banda H: centro de cada banda A solo contiene filamentos gruesos
• Línea M: formado por las proteínas de sostén que soportan los filamentos gruesos en el medio de cada zona H

Proteínas musculares

• Las miofibrillas se componen de tres tipos de proteínas:

• • • Contráctiles: generan la fuerza durante la contracción

• • • Miosina: proteína motora, encargada de ejercer presión para llevar a cabo el movimiento
    • Actina: se combinan entre sí para formar el filamento de la actina, que se enrolla formando una hélice contiene troponina y tropomiosina

• • • Reguladoras: activan y desactivan el proceso contráctil
      • Troponina
      • Tropomiosina
    • Estructurales: mantienen a los filamentos alineados, dan elasticidad a las miofibrillas y unen las miofibrillas al sarcolema y a la matriz extracelular
      • Titina
      • Miomesina: forma la línea M
      • Nebulina: envuelve cada filamento fino y ayuda a anclar los filamentos finos a las líneas Z
      • Distrofina: une los filamentos finos del sarcómero a las proteínas integrales de membrana del sarcolema

Mecanismo de deslizamiento de filamentos

• La contracción se lleva a cabo gracias a que las cabezas de miosina se adhieren y “caminan” a lo largo de los filamentos finos a ambos lados del sarcómero, atrayéndolos progresivamente a la línea M.
• Se deslizan hacia el interior, encontrándose en el centro del sarcómero
• El deslizamiento de los filamentos provoca el acercamiento de las líneas Z
• El acortamiento de los sarcómeros provoca el acortamiento de toda la fibra muscular y de esta manera la totalidad del músculo

El ciclo contráctil

1. Hidrólisis del ATP
2. Acoplamiento de la miosina a la actina para formar puentes cruzados
3. Fase de deslizamiento
4. Desacoplamiento de la miosina de la actina

Acoplamiento excitación-contracción

Relación longitud-tensión

• La máxima tensión durante la contracción se desarrolla cuando la longitud del sarcómero en reposo es  de 2.0 – 2.4 µm