Fisiología: es una rama de la ciencia multidisciplinaria, se basa en el estudio realizado en biología molecular, anatomía

Fisiología: es una rama de la ciencia multidisciplinaria, se basa en el estudio realizado en biología molecular, anatomía.

Los sistemas vivos tienen procesos regulatorios que permiten que se lleve a cabo la vida, esta se basa en la mantención del medio interno del organismo lo que se llama equilibrio interno. También podríamos referirnos como la constancia del medio interno. Eso quiere decir que nosotros mantenemos cada momento ciertas variables fisiológicas en rangos pre establecidos (normales por el organismo).

Los sistemas fisiológicos se encargan de corregir los efectos de variables fisiológicas. Ejemplos de variables fisiológicas:

1. El pH del líquido intracelular, si el pH de la sangre cambia, es decir, se vuelve más acido, van a empezar a funcionar tanto sistema renal como respiratorio para llevarlo nuevamente al rango estable. Es importante regular el pH para que no sufran cambios las proteínas del medio y así no cambie la función de la célula.
2. La temperatura o termo regulación se basa tanto en control hormonal como nervioso. Normalmente se regula a través de retroalimentación negativa (imagen del grifo en el ppt) es de retroalimentación negativa porque nuestra variable, el agua, aumento y se compensa disminuyendo.

Necesitamos controlar la variable detectada por lo que tenemos sistemas que detectan la variable de pH en el cuerpo, sistemas que detectan presiones parciales de oxígeno, co2, glicemia, electrolitos, etc. Tenemos control sobre la presión arterial, molaridad.

El sensor se conecta con un  comparador que es un sistema integrador el cual no solo recibe información del sensor sino que recibe información de referencia, en otras palabras el comparador está enterado de lo que está ocurriendo con la variable fisiológica y cuál debería ser el rango de la variable, por tanto si frente a una perturbación la variable fisiológica o controlada aumenta 10 veces y el valor debería ser 5, el comparador integra esta información y manda una señal de error la cual es -5 (esta 5 veces más de lo que debería estar), eso se envía a un efector que va a ser la estructura encargada de corregir la variable. Hay sistemas que rápidamente pueden llegar a compensar una variable y hay otros que son más lentos, generalmente los sistemas nerviosos suelen ser más rápidos, los sistemas endocrinos son un poco más lentos en actuar porque la señal viaja por la sangre al órgano. Esto ocurre a cada momento para mantener la constancia del medio interno.

Membranas biológicas y mecanismos de transporte

Membrana:

Los modelos de los cuales disponemos nos indican que la membrana es una membrana semipermeable que va a permitir el paso de ciertas sustancias, entre ellas moléculas apolares o moléculas que tengan un gran carácter hidrofóbico pasaran facilmente. Aquellas moléculas de gran tamaño o con carga eléctrica es muy difícil que pasen a través de la membrana. Desde el punto de vista fisiológico es importante que una de esas moléculas pase con cierta rapidez por lo tanto se requiere imponer de sistema de transporte. Por otro lado sabemos que la membrana cumple funciones de recepción de señales, los receptores podrían estar clasificados en dos tipos: aquellos en la membrana y otros dentro de la celula.

Para los receptores que están dentro de la celula indican una señal hidrofóbica. Para receptores de la membrana plasmática, la señal proviene fuera de la celula, aquí tenemos señales hidrofilicas.

Los receptores intracelulares tienen mecanismos de acción, la gran mayoría de ellos esto implica modificar la expresión de genes para lo cual la señal tiene que unirse al receptor y el receptor tiene que llegar hasta el nucleo para unirse a elementos de respuesta (secuencias de ADN).

Los receptores acoplados a membrana plasmática son mas variables, proteínas integrales en su mayoría y pueden funcionar como canales de iones, algunos son enzimas, otros se unen a enzimas y finalmente los que se acoplan a proteína G. Un receptor que no lleva actividad enzimática hace que se acople una enzima y esta enzima continua con la cascada de señalización como el caso de la YAC quinasa.

Transporte:

La difusión es un proceso aleatorio que va a depender por un lado de la temperatura (mas temperatura mas movimiento molecular), va a depender de aspectos moleculares porque una molecula, atomo o ion ocupa un espacio, sin embargo tiene que moverse, y mientras se mueve va chocando con otras, si una molecula difunde rápidamente los choques con unas son pocos, y si difunde poco es porque esta chocando mucho, a esto se le denomina coeficiente de friccion.

La constante de difusión de un soluto X es proporcional a la temperatura e inversamente proporcional al coeficiente de friccion.

El coef de friccion depende del tamaño de la particula o soluto, peso molecular. Mientras mas grane sea una molecula mas le va a costar difundir porque eventualmente va a tener mas choques con otras moléculas y con la misma agua.

Se asume que las moléculas son esféricas por lo que el tamaño es en función del radio.

Hay otra variable que tiene relación entre solvente y soluto, esa es la viscosidad, no es lo mismo que el soluto se mueva en un ambiente agua respecto de una solución soluto aceite. La difusión va a cambiar dependiendo del ambiente en el cual se mueva el soluto.

El ceof de difusión para un soluto X depende de la temperatura de manera directa y de manera inversa depende del radio y de la viscosidad.

D (x) = k x temperatura / 6 x pi x r x n

R: radio

N: viscosidad

D: difusión

X: soluto

Mientras mas posibilidades tiene el soluto de llegar a la membrana mas posibilidad va a tener de pasar a través de este. Con esta ecuación se evalúan distintos solutos y su viscosidad. Si comparamos el ion sodio con alguna proteína el sodio es el que tiene mayor coeficiente de difusión por ser mas pequeño.

Diapo de los compartimentos con soluto*

El proceso difusivo necesita energía (temperatura).

Velocidad de difusión:

Es lo mismo que flujo. El flujo se puede resolver con la primera ley de Fick. El soluto que puede pasar por la membrana lo va a hacer por difusión simple (proceso pasivo, es decir, a favor de la energía).

J (x) = D(x) x área x beta (x) x C(x) / grosor

J: Flujo

Beta: coef de partición

C: diferencia de concentracion

Permeabilidad P(x)

El flujo sera proporcional a cuan hidrofóbico será el soluto, a esto se denomina coef de partición.

El flujo también va a depender de la energía que tengamos, para el caso de la difusión simple la energía va a estar aportada por la diferencia de concentración.

En un tubo se conoce la concentración de inicio y agrego soluto. Se separa la fase de aceite y se mide la concentración en aceite y en agua lo que corresponde al coeficiente de partición. Si el soluto se queda mas en aceite el coef de partición va a ser alto, será bajo si se queda mas en agua.

Que ocurre si el gradiente de concentración es cero? El flujo se vuelve cero, se habla de flujo neto cero.

Permeabilidad de la membrana al soluto x  P(x)

-El flujo de la sustancia x es igual a la permeabilidad de la membrana por la diferencia de concentraciones x a ambos lados de la membrana.

-Y esto graficado es una línea recta, en el eje de las ordenadas ponemos el flujo y en el eje x ponemos el delta c o la conentracion del soluto. Como nos daría la curva: una recta que parte en 0. Y la pendiente de esto la permeabilidad.

-Esto es solo para difusión simple, el problema es cuando el soluto tiene carga o es polar, si tenemos solutos cargados para tener flujo necesitamos en la membrana mecanismos de transporte que facilita paso del soluto = Difusion Facilitada.

• Fisiologia de transporte de solutos y agua

-Sabemos que la membrna es semipermeable, si se quiere tener permeabilidad para soluto que no sea hidrofóbico necesitamos de proteínas que transporten. Pueden transportar solutos y agua.

-El agua tiene un grado de permeabilidad, en ausencia de proteínas pero es muy baja. Por eso que para mover agua se cuentan con proteínas que forman canales llamados acuaporinas, el movimiento del agua es pasivo.

-En el caso de los solutos contamos con 2 sistemas de transporte:

• Pasivo: soluto se mueve a favor de su gradiente
• Activo: termodinámicamente desfavorables porque van en contra del gradiente

-Se acoplan a un proceso energético que va a permitir el transporte, ¿que tipo? Se acopla con la hidrolosis de atp (espontanea y genera energía), o al gradiente de un soluto

       i) Primario: acoplamiento de atp

       ii) Secundario: gradiente preexistente

-Todo sistema de transporte necesita fuerza conductora, requiere energía para el movimiento.

-Ejemplos de transportadores:

• Transporte activo primario: bombas de protones, Na+/K+, Ca+2. Estos sistemas lo que harían es mover los iones en contra de su gradiente de energía, por lo tanto van a mantener un estado estacionario para dicho soluto= estado estable, no equilibrio
• Así como el sodio sale, puede entrar pos sistemas pasivos como canales de iones o por sistemas activos secundarios: co-transportadores.

* Entonces se mantiene controlado sacándolo por bombas y entrando por canales, osea que permeabilidad de sodio es alta.

• Transportadores que mueven moléculas como glucosa por difusión facilitada, en algunos casos podemos también tener movimiento de glucosa por cotransporte (transporte activo secundario) donde glucosa se mueve en contra de su gradiente. Por lo tanto, se puede mover de forma pasiva o activa

-El transporte que utiliza proteínas defiere de la difusión simple en que son saturables, en el caso de la difusión simple se alcanza el equilibrio y va aumentando la concentración intracelular hasta que se igualan (flujo lineal). En difusión facilitada también se puede alcanzar equilibrio, pero en punto de vista del flujo se satura.

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