Exploración de los Niveles de Organización Biológica y las Bases de la Fisiología Humana

Niveles de Organización en la Tierra

Niveles Supraorgánicos

Comunidad: Conjunto de poblaciones de diferentes especies.

Población: Conjunto de individuos de una misma especie.

Niveles de Organización Individual

Colonial: Agrupaciones laxas: celular y de organelas, y agregados macrocelulares.

Tisular: División de trabajo en las células.

Orgánico: Tejidos que se agrupan en órganos.

Sistema de órganos: Órganos que se reúnen en sistemas.

Niveles Subcelulares

Subatómico: Protones (partículas menores).

Atómico: Átomo.

Molecular: Molécula (estados libres, forma estable).

Macromolecular: Se agrupan en macromoléculas.

Clasificación de Sustancias Orgánicas

Hidratos de Carbono o Glúcidos

Compuestos formados por C, H y O. Representan la primera reserva de energía de la célula y son las primeras moléculas que la célula degrada. Ejemplos: celulosa, ribosa, sacarosa.

Monosacáridos: Carbohidratos de estructura sencilla, sus moléculas pueden tener entre 3 y 7 átomos de carbono. El más abundante en la naturaleza. Interviene en la respiración celular (función energética).

Disacáridos: Se forman a través de la unión de 2 monosacáridos, como la sacarosa (azúcar común) y la lactosa (azúcar de la leche).

Polisacáridos: Se forman a través de la unión de numerosos monosacáridos. Son moléculas que no tienen sabor dulce. Ejemplos: almidón, glucógeno y celulosa.

Grasas o Lípidos

Conjunto heterogéneo de compuestos insolubles en agua y solubles en solventes orgánicos. Ejemplos: triglicéridos y fosfolípidos.

Lípidos: Agrupan a un conjunto heterogéneo de sustancias como grasas, aceites, ceras y colesterol, que son insolubles en agua.

Fosfolípidos: Lípidos de estructura más compleja. Componentes fundamentales de las membranas celulares. Ejemplos: ceras, esteroides y colesterol.

Colesterol: Forma parte de las membranas celulares. Sintetizado en el hígado, su exceso circulante en la sangre es degradado en el hígado.

Triglicéridos: Las grasas se almacenan en los animales formando el tejido adiposo. En los vegetales, se acumulan en los frutos y semillas. Los aceites abundan en los vegetales y son grasas líquidas a temperatura ordinaria. Las grasas tienen función de reserva y son sustancias energéticas.

Proteínas

Moléculas de máxima importancia biológica. El ordenamiento de los distintos monómeros en su estructura permite que estas biomoléculas sean utilizadas como vehículo de información celular.

Ejemplos de Proteínas y sus Funciones

• Ptialina: Desdobla el almidón (función enzimática).
• Ovoalbúmina: Proteína de la clara de huevo (función de reserva).
• Caseína: Proteína de la leche (función nutritiva).
• Hemoglobina: Transporta oxígeno en la sangre (función transportadora).
• Miosina y Actina: Intervienen en la contracción muscular (función contráctil).
• Anticuerpos: Defienden el organismo (función protectora).

Funciones de las Proteínas

• Estructural: Forman el material de construcción de las células. Ejemplos: colágeno en la piel y huesos, queratina en pelos y plumas.
• Enzimática: Actúan como catalizadores biológicos, acelerando las reacciones. Ejemplos: amilasa (degrada el almidón), lipasa (degrada las grasas).
• Transporte: Se unen con otras moléculas y las transportan en el organismo. Ejemplo: hemoglobina (transporta oxígeno).
• Nutritiva: Algunas proteínas tienen valor nutritivo para el embrión y la cría. Ejemplo: clara de huevo.
• Reguladora: Controlan el crecimiento y la reproducción. Ejemplos: hormona insulina (regula la glucosa), hormona del crecimiento.
• Contráctil: Capacidad de acortarse para permitir el movimiento. Ejemplo: miosina en los músculos.
• Defensa: Defienden contra agentes extraños al organismo. Ejemplo: fibrina (produce la coagulación de la sangre).

Herramientas del Metabolismo

Enzimas

Proteínas de gran tamaño molecular y amplia variabilidad, lo que les otorga gran especificidad: existe una enzima para cada reacción y para cada tipo de moléculas sobre las que actúan (sustratos).

Catalizador

Sustancia que modifica la velocidad de reacción química.

Capacidad catalítica: Estructura específica, el sitio o centro activo, donde se une el sustrato formando el complejo enzima-sustrato. Este complejo refleja la especificidad enzimática. Algunas enzimas requieren la participación de otros componentes químicos, como los iones metálicos.

Mecanismos de Formación del Complejo Enzima-Sustrato

1. El sustrato se une en el sitio activo como una llave en una cerradura, mostrando la especificidad de las proteínas.
2. La enzima actúa de manera más plástica, al interactuar con el sustrato, este puede inducir cambios en la estructura o conformación del sitio activo.

Energía de activación (EA): La mayoría de las moléculas, para reaccionar, deben superar esta "barrera" energética.

Barreras de Defensa

Microorganismo Patógeno

Provoca un estado de enfermedad en el hospedador, debe alcanzar los tejidos y multiplicarse.

Infección

Crecimiento de los microorganismos en el hospedador. No es sinónimo de enfermedad y no siempre provoca daños.

Barreras de Defensa Primarias (BDDP)

Impiden la entrada y el desarrollo de agentes patógenos.

• Piel: Impide el ingreso de agentes patógenos.
• Sudor: pH levemente ácido, impide la supervivencia de muchos microorganismos.
• Ácidos grasos: Inhiben el desarrollo de bacterias.
• Células mucosas: Segregan mucus que actúa como trampa.
• Lágrimas y saliva: Producen lisozimas, que destruyen la pared celular bacteriana.
• Jugos digestivos: Destruyen microorganismos de los alimentos.
• Bacterias de la flora intestinal: Colonizan el intestino e impiden el desarrollo de bacterias perjudiciales.

Agotamiento de las BDDP: Los agentes patógenos se adhieren al tejido, penetran, lo colonizan y se desarrollan. Entran en contacto con leucocitos, como los granulocitos (con lisosomas que destruyen agentes patógenos), monocitos y macrófagos/fagocitos (intervienen en la formación de anticuerpos, capturando y destruyendo microorganismos a través de la fagocitosis; liberan antígenos).

Barreras de Defensa Terciarias (BDDT)

Inmunidad

Capacidad de resistencia de los organismos vivos frente a microorganismos que alteran la salud.

• Innata: De carácter hereditario, forma la primera barrera.
• Adquirida/Inespecífica: Se adquiere en el transcurso de la vida.

Linfocitos: Participan en la defensa.

• Linfocitos B: Se originan en la médula ósea, circulan en la sangre y entran en todos los tejidos.
• Linfocitos T: Se originan en la médula ósea, pero maduran en el timo y actúan en la sangre para destruir y absorber las células infectadas.

Anticuerpos: Proteínas presentes en el plasma y líquidos.

Inmunidad Humoral: Los antígenos que ingresan al organismo provocan la aparición de anticuerpos, que viajan por la sangre para reaccionar contra ellos. Se desarrolla en el intestino, el tracto respiratorio, las vías urinarias, la piel y las mucosas.

Inmunidad Tisular: Activación de los receptores (RCT - Células). Interviene en la respuesta inmunitaria. Se generaliza en todo el organismo y los anticuerpos del bazo, el timo, la médula ósea y los ganglios linfáticos.

Respuesta Inmunitaria: Se desencadena frente a la presencia de antígenos, con la intervención de distintos tipos de leucocitos T. La unión del antígeno con leucocitos estimula la intervención de los macrófagos: se multiplican los linfocitos para reforzar la respuesta inmunitaria.

Inmunidad Activa: Se adquiere mediante una enfermedad o al aplicar una vacuna.

Inmunidad Pasiva: Se adquiere a través de anticuerpos maternos o por los sueros.

Sistema Endocrino

Hipófisis

Ubicada en la silla turca del hueso esfenoides en el centro del cráneo, unida por el tallo pituitario.

Hormonas de la Hipófisis

• Somatotropina (STH): Regula el crecimiento.
• Adenocorticotropina (ACTH): Regula el desarrollo, crecimiento y mantenimiento de las glándulas suprarrenales.
• Tirotropina (TSH): Regula el mantenimiento de la tiroides y la producción de tiroxina.
• Gonadotropinas:
  • LH (luteinizante): Maduración del óvulo, ovulación y formación de testosterona.
  • LTH (lactogénica o prolactina): Producción de leche después del nacimiento.
  • FSH (folículo estimulante): En la mujer, formación del óvulo y maduración de estrógeno; en el varón, formación de espermatozoides y andrógenos.
• Oxitocina: Contrae la musculatura del útero al final del embarazo.
• Vasopresina o antidiurética (ADH): Regula la absorción de agua.

Tiroides

Ubicada en la parte anterior del cuello, delante de la tráquea. Segrega tres hormonas:

• Calcitonina: Regula el nivel de calcio.
• Tiroxina: Hormonas yodadas que intervienen en el crecimiento y aceleran el metabolismo.

Paratiroides

Cuatro pequeñas glándulas ubicadas sobre la tiroides. Segregan la hormona paratiroidea (PTH), que estimula la liberación de calcio de los huesos y promueve su absorción en el intestino y riñones.

Glándulas Suprarrenales

Ubicadas sobre cada riñón. Se dividen en dos zonas: la médula (interna) y la corteza (externa).

Médula: Secreta catecolaminas (adrenalina y noradrenalina), que aumentan la presión arterial, la frecuencia cardíaca y la glucemia.

Corteza: Secreta corticoides:

• Aldosterona: Actúa en el riñón.
• Cortisol: Regula el metabolismo, especialmente en situaciones de estrés.
• Esteroides sexuales: Desarrollo de caracteres sexuales secundarios.

Páncreas

Localizado detrás y debajo del estómago. Glándula mixta (endocrina y exocrina). La disminución de su secreción hormonal provoca diabetes.

Gónadas

Secreción externa: Gametos (óvulo y espermatozoide).

Secreción interna:

• Andrógenos (testosterona): Desarrollo de las características sexuales secundarias y de los genitales masculinos.
• Estrógenos (estradiol, estrona, estriol, progesterona): Maduración del óvulo y proliferación de la mucosa uterina.

Pineal o Epífisis

Lóbulo del encéfalo. Segrega melatonina, que coordina los ciclos de luz/oscuridad (reloj biológico).

Sistema Nervioso

Médula Espinal

Estructura cilíndrica dentro de la columna vertebral.

Sustancia gris: Región central, con función receptora. Cada nervio está formado por dos ramas.

Sustancia blanca: Porción periférica, compuesta por fibras mielínicas, con función conductora de información desde y hacia el encéfalo.

Funciones: Conducción de impulsos nerviosos y centro de reflejos.

Meninges

Tres capas de tejido que cubren las estructuras del SNC: duramadre, aracnoides y piamadre.

Bulbo Raquídeo

Órgano del encéfalo ubicado sobre la médula espinal, a la altura del agujero occipital. Contiene sustancia gris (central y receptora) y sustancia blanca (periférica y conductora).

Funciones: Vía conductora de impulsos nerviosos. Controla centros de respiración, cardíaco, vasomotor, etc.

Protuberancia o Puente de Varolio

Situado en la caja craneana, a continuación del bulbo raquídeo.

Funciones: Conduce impulsos sensitivos hacia el cerebro. Contiene centros nerviosos relacionados con la locomoción, la emoción, etc.

Pedúnculos Cerebrales

Nexo de unión entre la protuberancia y el cerebro.

Funciones: Conducción de impulsos. Centros que rigen la motilidad del cuerpo y coordinan movimientos masticatorios.

Cuarto Ventrículo

Cavidad amplia en la región posterior del bulbo raquídeo y la protuberancia, sobre la que se apoya el cerebelo. Contiene núcleos de sustancia gris donde se originan distintos nervios craneales.

Cerebelo

En la región posterior e inferior del encéfalo, apoyado sobre las fosas cerebelosas del hueso occipital. Sustancia gris periférica (corteza cerebelosa) y sustancia blanca central (fibras nerviosas de proyección y asociación).

Funciones: Coordinación de movimientos, equilibrio y regulación del tono muscular.

Cerebro

Órgano más voluminoso del SNC. Mayor centro de control, interpreta estímulos sensoriales, coordina la respuesta motora, centro de la conciencia y la voluntad.

Tálamo

Centro de relevo de casi todos los impulsos cerebrales. Participa en la asociación de movimientos y sentimientos.

Hipotálamo

Regula funciones para mantener la homeostasis, controla el apetito, la saciedad, el comportamiento sexual y afectivo.