Fisiología Celular: Homeostasis, Equilibrio de Masas y Neuronas

Fisiología Celular

Homeostasis es el mantenimiento de las condiciones del medio interno, donde debe de existir un equilibrio entre todos los sistemas del cuerpo, y si hay un desequilibrio se produce la patología. Al deshidratarnos, perdemos agua y aumenta la concentración de sales minerales en sangre. El medio interno es el liquido extracelular, es decir, lo que cubre la célula. Mientras que el líquido intracelular es el líquido de dentro de la célula. El objetivo es mantener estable las condiciones que hay en este liquido extracelular.

Organismo en homeostasis Cambio externo Cambio interno El cambio interno produce pérdida de la homeostasis El organismo intenta compensarla Fallo en la compensación Exito de la compensación Enfermedad Bienestar

Equilibrio de Masas

La homeostasis depende del equilibrio de masas, es decir, para que la cantidad de una sustancia del cuerpo se mantenga constante, cualquier ganancia deber ser contrarrestada por una pérdida equivalente, es decir, la cantidad que entra - la cantidad que sale tiene que ser=0. La cantidad de una sustancia recibe el nombre de carga. Depuración: es la velocidad en la que tarda en desaparecer una sustancia en la sangre, como la droga, tóxicos ... La homeostasis no significa equilibrio, sino un estado de estable dinámico, ya que se tiene que mantener la diferencia a los dos lados de la membrana. Si hay una alteración en esto líquidos, no estamos en equilibrio.

Medio Interno o Líquido Extracelular

Se utiliza de contacto entre el liquido intracelular y el medio externo del organismo. Su composición permanece relativamente estable, donde no toma un valor fijo, sino que se mueve dentro de unos intervalos o rangos de valores. Cuando las sustancias van por encima o por debajo de estos niveles, se activan los mecanismos compensatorios, y si estos fallan aparecen las patologías (fisiopatología).

Mecanismos de Control

Los mecanismos de control llevan a cabo el control de funciones calve, donde podeos distinguir dos tipos de mecanismo de control, siendo esto los mecanismos locales y de control reflejo. Todos los sistemas de control tienen 3 componente: señal aferente, centro integrador (cerebro y el sistema endocrino) y señal eferente.

Señal aferente Centro integrador Señal eferente Respuesta

Control Local

Localizado en una región, donde las células detectan un cambio y responden liberando sustancias químicas, donde el objetivo es dar respuesta a esas alteraciones. Como por ejemplo esto se produce con el ejercicio y con la vasodilatación, donde se produce un aumento del tamaño de las arterias y venas.Un musculo pierde la homeostasis porque libera más dióxido de carbono, y para eliminarlo, se activan una célula y vasodilatan los vasos sanguíneos que dilatan a ese músculo, y por tanto intenta volver al equilibrio.

Control Reflejo

Ocurre por todo por el cuerpo, siendo por tanto más complejo. Utiliza el SN, el endocrino o incluso ambos. El centro integrador serán el cerebro y el sistema endocrino. Se divide en dos partes:

• Asa de respuesta: 3 componentes como mínimo, es decir, una señal aferente, un centro integrador y una señal aferente. Actúa muy similar al resto. Podemos explicar este por 7 pasos, siendo esto a lo que se le llama patrón de respuesta:

1. Estimulo: siendo una variable que se sale de un rango.
2. Sensor: cuya función es contralar la variable.
3. Señal aferente
4. Centro integrador: evalúa la acción y decide la respuesta que se lleva a cabo.
5. Señal eferente: lleva la respuesta hacia la célula.
6. Diana: órgano, célula, sistema que lleva a cabo la respuesta, donde el objetivo es intentar combatir ese estímulo para que se vuelva la homeostasis.
7. Respuesta

• Asa retroalimentación: puede ser positiva o negativa, yendo en relación con la respuesta que se produzca ante un estímulo.

· Negativa: La respuesta se opone a la señal. Se encarga de devolver la variable a su valor normal, pero no pueden prevenir la alteración inicial. · Positiva: la respuesta refuerza el estímulo. La respuesta aleja a la variable de su valor inicial. Necesitamos que la variable se aleje para que rompa esta realimentación y permita volver a la retroalimentación.

Ósmosis y Tonicidad

Compartimentos del Líquido Corporal

• Líquido intracelular (LIC): consta del 2/3 del volumen de agua corporal total.
• Líquido extracelular (LEC): consta del 1/3 del volumen de agua corporal total, donde está formado por:

➢ Líquido intersticial: se ubica entre el sistema circulatorio y las células ➢ Palmas sanguíneo: matriz liquida de la sangre. El cuerpo está en equilibrio osmótico, donde las mujeres y las personas mayores tienen menos agua corporal, y por tanto mayor concentración en el plasma de un fármaco por dosis, que los hombres jóvenes. La distribución de solutos en el organismo depende de si una sustancia puede atravesar la membrana celular o no. El agua se desplaza libremente en la célula. Por tanto, la relación entre el movimiento de solutos y el movimiento de agua a través de las membranas celulares son las bases para el uso de terapia de líquidos intravenosos (IV).

Ósmosis

Movimiento de agua a través de una membran en respuesta un gradiente de concentración, pasando de la concentración más diluida a la que más concentrada. Una vez que se igualan las concentraciones, el paso de agua se para. La osmolaridad es una propiedad de cada solución, donde depende estrictamente del nº de partículas por litro de solución. Podemos diferenciar varios tipos de disoluciones:

• Isosmolares: las dos disoluciones tienen el mismo nº de partículas de solución por unidad de volumen, es decir, misma concentración.
• Hipoosmolar: una disolución va a estar menos concentrada que la otra.
• Hipermolar: una disolución tiene más concentración que la otra

Hypertonic Isotonic Hypotonic Outside the cell Inside the cell Outside the cell Inside the cell Outside the cell Inside the cell C C O C O C O O H,O 4,0 O

Tonicidad

Se expresa siempre la tonicidad de la solución con respecto a la célula. La tonicidad describe la concentración de solutos de una solución y cómo ésta afecta al volumen celular si se le permitiera llegar al equilibrio. Por tanto, el movimiento se produce desde el agua y hacia las células, donde se produce el cambio de volumen de una célula colocada en una solución. Podemos encontrar varios tipos de disoluciones:

• Isotónica: no cambia el tamaño de la célula.
• Hipertónica: la célula se encoge y pierde agua.
• Hipotónica: la célula se hincha y gana agua.

Solución hipertónica Solución isotónica Solución hipotónica H2O H2O H2O

Osmolaridad vs. Tonicidad

OSMOLARIDAD TONICIDAD Nº de partículas de solutos disueltas en un volumen de solución. Describe como una solución afecta al volumen celular Osmoles /Litro. No tienen unidades, ya que es un término comparativo. Se utiliza para comparar dos soluciones. Compara siempre una solución con una célula. No sabe que le pasara a la célula en contacto con la disolución.

Potencial de Membrana

El potencial de membrana es el gradiente eléctrico entre el LEC y el LIC, representando la diferencia de carga eléctrica del interior y exterior de la célula. Por tanto, es la distribución desigual de los iones a través de la membrana celular.

• LEC: tiene una carga cero.
• LIC: tienen una carga de -70mV, o bien tiene mas cargas negativas que el LEC o porque esta tiene menos cargas positivas.

Por tanto, existe un desequilibrio eléctrico, aunque esto puede cambiar, ya que son células excitables.

H2O

Bomba Sodio Potasio (Bomba Electrógena)

Necesita ATP, ya que va en contra del gradiente de concentración, moviendo los iones en contra, y por tanto tiende a entrar el sodio (de donde hay menos a donde hay más) y sale el potasio. Por tanto, se llama bomba porque lo que hace es sacar 3 sodios (mueve 3 sodios en contra de gradiente) y saca 2 potasios. El objetivo es mantener el potencial de membrana. La mayoría de las células del cuerpo son 40 veces mas permeables al K+ que al Na+, por lo que el PMreposo es -70mV. La bomba nos ayuda a mantener el PMreposo, que lo que hace es sacar el sodio para recuperar el potasio que ha salido hacia fuera.

Na Líquido intracelular -70 mV Na ATP K K Líquido extracelular 0 mV

Factores que Influyen en el Potencial de Membrana

Podemos destacar do factores que influyen en el PM:

• Gradientes de concentración de los iones a través de la membrana.
• Permeabilidad: referencia a la posibilidad de los iones de atravesar la membrana, mediante canales específicos.

Ejemplo de Regulación Celular

La insulina se libera cuando sube el azúcar en sangre, como puede ser después d comer, ya que hay un aumento de la cantidad de glucosa en sangre. Cuando hay mucha glucosa en el torrente sanguíneo, la glucosa entra dentro de las células y se produce la glucolisis. Al realizar la glucolisis y el ciclo de Krebs, aumenta la cantidad de ATP dentro de las células B- pancreáticas, cerrando o bloqueando los canales de potasio. Si estos son los que mantienen la polaridad de la célula, se produce una despolarización, perdiéndose el potencial de membrana de la célula, y provocando que los canales de calcio se abran. Al haberse detectado un cambio en el potencial de la célula, se ha producido que estos canales se abran.

2 3 5 Bajas concentraciones de glucosa en sangre. El metabo- lismo se hace más lento. EI ATP disminuye. 4 Los canales de KATp Se abren. La célula se encuentra en potencial de membrana en r eposo. No se libera insulina. K EIK escapa fuera de la célula. a El canal de Ca2+ con compuerta de voltaje está cerrado Glucosa - ĮMetabolismo >ATP Transportador GLUT No hay secreción de insulina Insulina en vesículas secretoras

➢ Ca2+: es una señal intracelular para la liberación de vesículas y neurotransmisores, donde esta liberación se produce por exocitosis, y se libera al torrente sanguine, donde se capta la glucosa y se retira el exceso de glucosa en sangre. Las células consumen glucosa, y esto produce ATP, lo que produce un cierre de los canales de potasio y por tanto que no se mantenga el potencial de membrana, y se abren los canales de calcio sensibles al voltaje, liberándose vesículas de insulina, manteniendo así el índice glucémico en el organismo.