ORGANIZACION FUNCIONAL DEL CUERPO HUMANO Y CONTROL DEL MEDIO INTERNO.
El objetivo de la fisiología es explicar los factores físicos y químicos responsables del origen, desarrollo y progresión de la vida.
En la fisiología humana se explican las características y mecanismos específicos del cuerpo humano que hacen que sea un ser vivo.
Por tanto, en muchos sentidos el ser humano es como un autómata y el hecho de que seamos seres que perciben, sienten y aprenden forma parte de esta secuencia automática de la vida; estos atributos especiales nos permiten existir en situaciones muy variables.
La unidad viva básica del cuerpo es la célula. Cada tipo de célula está especialmente adaptada para realizar una o más funciones concretas. Los eritrocitos transportan oxigeno desde los pulmones hasta los tejidos, son las células más abundantes entre todas las células corporales. El cuerpo humano contiene en torno a 100 billones de células, cada una de ellas tienen características básicas que son similares.
Todas las células liberan los productos finales de sus reacciones químicas en los líquidos circundantes. Prácticamente todas las células tienen la capacidad de reproducirse y formar más células de su propia estirpe.
El 60% del cuerpo humano del adulto es líquido, principalmente una solución acuosa de iones y otras sustancias. Casi todo este líquido queda dentro de la célula y se conoce como liquido intracelular, aproximadamente una tercera parte se encuentra en los espacios exteriores a las células y se denomina liquido extracelular.
En el líquido extracelular están todos los iones y nutrientes que necesitan las células para mantenerse viva, por lo que todas ellas viven esencialmente en el mismo entorno de líquido extracelular. Por este motivo, el líquido extracelular también se denomina medio interno del organismo, o milieu interieur.
Las células son capaces de vivir, crecer y realizar todas sus funciones especiales, siempre que este medio interno disponga de las concentraciones adecuadas de oxígeno, glucosa, distintos iones, aminoácidos sustancias grasas y otros componentes.
El líquido extracelular contiene grandes cantidades de cloruro, iones sodio y bicarbonato al igual que nutrientes para las células como oxígeno, glucosa, ácidos grasos y aminoácidos.
El líquido intracelular sin embargo contiene grandes cantidades de iones potasio, magnesio y fosfato. Los mecanismos especiales de transporte de iones a través de la membrana celular mantienen las diferencias en la concentración de iones entre los líquidos extra e intracelular.
El líquido extracelular se transporta por todo el organismo en dos etapas. La primera de ellas consiste en el movimiento de la sangre por el cuerpo dentro de los vasos sanguíneos y la segunda es el movimiento del líquido entre los capilares sanguíneos y los espacios intercelulares entre las células tisulares.
A medida que la sangre atraviesa los capilares sanguíneos se produce también un intercambio continuo de líquido extracelular entre la porción del plasma de la sangre y el líquido intersticial que rellena los espacios intercelulares. Las paredes de los capilares son permeables a la mayoría de las moléculas del plasma sanguíneo, con la excepción de las moléculas proteicas
plasmáticas, que son demasiado grandes para pasar con facilidad a través de los capilares. Por tanto, grandes cantidades de líquido y sus componentes disueltos difunden yendo y viniendo entre la sangre y los espacios tisulares.
Este proceso de difusión se debe al movimiento cinético de las moléculas en el plasma y en el líquido intersticial, es decir, el líquido y las moléculas disueltas están en movimiento continuo y van dando tumbos en todas las direcciones dentro del plasma y el líquido en los espacios intercelulares, además de atravesar los poros capilares. Pocas células se encuentran a más de 50 |xm de un capilar, lo que garantiza la difusión de casi cualquier sustancia desde el capilar hacia la célula en pocos segundos, es decir, que el líquido extracelular de cualquier zona del organismo, tanto en plasma como en líquido intersticial, se está mezclando continuamente, manteniendo la homogeneidad del líquido extracelular en todo el organismo.
Origen de los nutrientes en el líquido extracelular.
Aparato respiratorio: cada vez que la sangre atraviesa el organismo también fluye por los pulmones y capta el oxígeno a través de los alvéolos, adquiriendo el oxígeno que necesitan las células. La membrana que separa los alvéolos y la luz de los capilares pulmonares, la membrana alveolar, tiene un grosor de tan sólo 0,4 a 2 (Jim y el oxígeno difunde rápidamente por el movimiento molecular a través de esta membrana para entrar en la sangre.
Aparato digestivo: Una gran porción de la sangre que bombea el corazón también atraviesa las paredes del aparato digestivo, donde se absorben los distintos nutrientes, incluidos los hidratos de carbono, los ácidos grasos y los aminoácidos, desde el alimento ingerido hacia el líquido extracelular de la sangre.
Hígado y otros órganos que realizan principalmente funciones metabólicas.
El hígado es el encargado de cambiar la composición química de muchas sustancias absorbidas, para convertirlas en formas más utilizables, mientras que otros tejidos corporales, los adipocitos, la mucosa digestiva, los riñones y las glándulas endocrinas, modifican o almacenan las sustancias absorbidas hasta que son necesitadas. El hígado elimina también ciertos residuos producidos en el cuerpo y las sustancias tóxicas que se ingieren.
Aparato locomotor: si no fuera por los músculos, el organismo no podría desplazarse el espacio apropiado en el tiempo pertinente para obtener los alimentos que se necesitan para la nutrición. El aparato locomotor también permite la movilidad como protección frente al entorno, sin la cual todo el organismo, incluidos sus mecanismos homeostáticos, sería destruido inmediatamente.
Eliminación de los productos finales metabólicos.
Eliminación del dióxido de carbono en los pulmones. Al mismo tiempo que la sangre capta el oxígeno en los pulmones, se libera el dióxido de carbono desde la sangre hacia los alvéolos y el movimiento respiratorio de aire que entra y sale de los pulmones transporta el dióxido de carbono hacia la atmósfera. El dióxido de carbono es el más abundante de todos los productos finales de metabolismo.
Los riñones. Con el paso de la sangre a través de los riñones se eliminan del plasma la mayoría de las sustancias que, además del dióxido de carbono, las células ya no necesitan,como son los distintos productos finales del metabolismo celular, como la urea y el ácido úrico y el exceso de iones y agua de los alimentos, que podrían acumularse en el líquido extracelular. Los riñones realizan su función filtrando primero una gran cantidad de plasma a través
de los glomérulos hacia los túbulos y reabsorbiendo hacia la sangre aquellas sustancias que necesita el organismo, como la glucosa, los aminoácidos, cantidades apropiadas de agua y muchos de los iones. La mayoría de las demás sustancias que el organismo no necesita, en especial los productos finales metabólicos, como la urea, se reabsorben mal y atraviesan los túbulos renales hacia la orina.
Aparato digestivo. El material no digerido que entra en el aparato digestivo y algunos productos residuales del metabolismo se eliminan en las heces.
Hígado. Entre las funciones del hígado se encuentra la detoxificación o eliminación de numerosos fármacos y productos químicos que se ingieren. El hígado secreta muchos de estos residuos en la bilis para su eliminación ulterior en las heces.
Regulación de las funciones corporales.
Sistema nervioso. El sistema nervioso está compuesto por tres partes principales: la porción de aferencia sensitiva, el sistema nervioso central (o la porción integradora) y la porción eferente motora. Los receptores sensitivos detectan el estado del cuerpo o de su entorno. El sistema nervioso central está formado por el cerebro y la médula espinal. El cerebro almacena información, genera los pensamientos, crea la ambición y determina las reacciones que debe realizar el cuerpo en respuesta a las sensaciones para, a continuación, transmitir las señales apropiadas a través de la porción motora eferente del sistema nervioso para transmitir los deseos del sujeto. Un segmento importante del sistema nervioso es el sistema nervioso autónomo o neurovegetativo, que funciona a escala subconsciente y controla muchas de las funciones de los órganos internos, como la función de bomba del corazón, los movimientos del aparato digestivo y la secreción en muchas de las glándulas corporales.
Sistemas hormonales. Dentro del organismo se encuentran ocho glándulas endocrinas mayores que segregan productos químicos denominados hormonas. Estas hormonas se transportan en el líquido extracelular a todas las partes del cuerpo para regular las funciones celulares. Las hormonas proporcionan un sistema de regulación que complementa al sistema nervioso. El sistema nervioso regula numerosas actividades musculares y secretoras del organismo, mientras que el sistema hormonal regula muchas de las funciones metabólicas.
Protección del cuerpo
Sistema inmunitario. El sistema inmunitario está formado por los glóbulos blancos, células tisulares derivadas de los glóbulos blancos, el timo, los nodulos linfáticos y los vasos linfáticos que protegen el cuerpo de patógenos como bacterias, virus, parásitos y hongos. El sistema inmunitario proporciona un mecanismo para que el cuerpo: 1) diferencie sus propias células de las células y sustancias extrañas, y 2) destruya al invasor por fagocitosis o mediante la producción de linfocitos sensibilizados o proteínas especializadas (anticuerpos) que destruyen o neutralizan al invasor.
Sistema tegumentario. La piel y sus diversos anejos, como el pelo, las uñas, las glándulas y otras estructuras, cubren, amortiguan y protegen los tejidos profundos y los órganos del cuerpo y, en general, definen una frontera entre el medio corporal interno y el mundo exterior. El sistema tegumentario es importante también para la regulación de la temperatura y la excreción de los residuos y proporciona una interfaz sensorial entre el cuerpo y el medio exterior. La piel suele comprender entre aproximadamente el 12 y 15% del peso corporal.
Sistemas de control del organismo.
Los más intrincados son los sistemas de control genético que actúan en todas las células para mantener el control de la función intracelular y también de las funciones extracelulares. Por ejemplo, el aparato respiratorio, que actúa asociado al sistema nervioso y regula la concentración de dióxido de carbono en el líquido extracelular. El hígado y el páncreas regulan la concentración de glucosa en el líquido extracelular y los riñones regulan las concentraciones de hidrógeno, sodio, potasio, fosfato y otros iones en el líquido extracelular.
Regulación de las concentraciones de oxígeno y dióxido de carbono en el líquido extracelular. El organismo tiene un mecanismo de control especial para mantener una concentración casi exacta y constante de oxígeno en el líquido extracelular. Este mecanismo depende principalmente de las características químicas de la hemoglobina, que está presente en todos los eritrocitos. La hemoglobina se combina con el oxígeno a medida que la sangre atraviesa los pulmones. La regulación de la concentración de oxígeno en los tejidos se basa principalmente en las características químicas de la propia hemoglobina, regulación que se conoce como función amortiguadora de oxígeno de la hemoglobina.
La concentración de dióxido de carbono en el líquido extracelular está regulada de una forma muy diferente. El dióxido de carbono es el principal producto final de las reacciones oxidativas de las células; una concentración mayor de lo normal de dióxido de carbono en la sangre excita el centro respiratorio, haciendo que la persona respire rápida y profundamente, lo que aumenta la espiración de dióxido de carbono y, por tanto, elimina el exceso de dióxido de carbono de la sangre y los líquidos tisulares. Este proceso continúa hasta que la concentración vuelve a la normalidad.
La retroalimentación positiva a veces provoca círculos viciosos y la muerte.
El corazón de un ser humano sano bombea aproximadamente 5 l de sangre por minuto. Si una persona tiene bruscamente una hemorragia de 2 1, la cantidad de sangre del organismo disminuye hasta un nivel tan bajo que no queda sangre suficiente para que el corazón bombee eficazmente. En consecuencia, cae la presión arterial y disminuye el flujo de sangre que llega hacia el músculo cardíaco a través de, los vasos coronarios, con lo que se debilita el corazón, disminuye el efecto de bomba, disminuye aún más el flujo de sangre coronario y el corazón se debilita aún más; este ciclo se repite una y otra vez, hasta que se produce la muerte. Obsérvese que cada ciclo de retroalimentación provoca además el debilitamiento del corazón, en otras palabras, el estímulo inicial provoca más reacciones del mismo tipo, que es en lo que consiste la retroalimentación positiva. La retroalimentación positiva se debería denominar mejor «círculo vicioso». La retroalimentación positiva a veces es útil. En algunos casos, el organismo usa la retroalimentación positiva a su favor. La coagulación sanguínea es un ejemplo del gran valor que tiene la retroalimentación positiva. Cuando se rompe un vaso sanguíneo y comienza a formarse un coágulo, dentro de este se activan muchas enzimas denominadas factores de coagulación. Algunas de estas enzimas actúan sobre otras enzimas inactivadas que están en la sangre inmediatamente adyacente, con lo que se consigue que coagule más sangre. Este proceso continúa hasta que se tapona el orificio del vaso y cesa la hemorragia. Siempre que la retroalimentación positiva es útil, la propia retroalimentación positiva forma parte de un proceso global de retroalimentación negativa. Por ejemplo, en el caso de la coagulación de la sangre el proceso de retroalimentación positiva de la coagulación es un proceso de retroalimentación negativa para el mantenimiento del volumen normal de sangre. Además, la retroalimentación positiva que provoca las señales nerviosas permite que los nervios participen en los miles de sistemas de control de retroalimentación negativa de los nervios.
Regulación de la presión arterial. El sistema de barorreceptores, es un ejemplo sencillo y excelente de un mecanismo de control de acción rápida. Cuando la presión arterial es demasiado elevada los barorreceptores envían descargas de impulsos nerviosos al bulbo raquídeo cerebral, que es donde estos impulsos inhiben el centro vasomotor y, a su vez, disminuyen el número de impulsos transmitidos desde el centro vasomotor a través del sistema nervioso simpático hacia el corazón y los vasos sanguíneos. La ausencia de estos impulsos hace que disminuya la actividad de bomba en el corazón y también produce una dilatación de los vasos sanguíneos periféricos, lo que permite aumentar el flujo de sangre a través de ellos. Ambos efectos hacen que la presión arterial disminuya hasta sus valores normales. Por el contrario, el descenso de la presión arterial por debajo de lo normal relaja los receptores de estiramiento y hace que el centro vasomotor se vuelva más activo de lo habitual, con lo que se provoca vasoconstricción, aumenta la acción de la bomba cardíaca. El descenso en la presión arterial también eleva la presión arterial hasta la normalidad.
Retroalimentación negativa de la mayoría de los sistemas de control.En general, si algún factor se vuelve excesivo o deficiente, un sistema de control inicia una retroalimentación negativa que consiste en una serie de cambios que devuelven ese factor hacia un determinado valor medio, con lo que se mantiene la homeostasis.
