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• Damián Torres

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CAPÍTULO 1 ORGANIZACIÓN FUNCIONAL DEL CUERPO HUMANO Y CONTROL DEL MEDIO INTERNO El objetivo de la fisiología es de explicar los factores físicos y químicos responsables del origen, desarrollo y progresión de la vida. La fisiología humana explica las características y mecanismos específicos del cuerpo humano que hacen que este sea un ser vivo, esto lo podemos comprobar gracias al estudio de sistemas de control complejos que nos permiten funcionar como humanos. Las células son la unidad viva básica del cuerpo, ya que estas forman órganos que tienen un soporte intercelular. Cada una de las células va a estar especializada y por ende tendrá una función distinta dependiendo en donde se va a alojar. Y estas tienen una capacidad de reproducción que permite que haya mismas células con la función específica de su progenitora. El 60% del cuerpo humano del adulto es líquido, y este se encontrará en una solución acuosa de iones y otras sustancias. El líquido que se encuentra adentro de las células se le conocerá como líquido intracelular, que es aproximadamente 2/3 del total del líquido del cuerpo humano. En cambio se lo conoce como liquido extracelular al líquido restante que se encuentra afuera de la célula, este líquido se caracteriza por estar en movimiento constante por todo el cuerpo gracias al torrente sanguíneo y puede mezclarse con la sangre y los líquidos tisulares por difusión a través de las paredes de los capilares. También se le conoce al líquido extracelular como medio interno, ya que ahí e encuentran circulando los nutrientes de las células. Las diferencias entre los líquidos extracelular e intracelular son principalmente las cantidades de sustancias que tienen ambos, ya que uno tendrá en mayor cantidad que la otra sustancia. HOMEOSTASIS La homeostasis se define como el mantenimiento de las condiciones casi constantes del medio interno. La homeostasis se puede mantener gracias al movimiento de la sangre por todo el cuerpo y también gracias al movimiento del medio interno entre los capilares sanguíneos y los espacios intercelulares entre las células tisulares, lo que dará al intercambio entre el líquido extracelular y el líquido intracelular. En este proceso las paredes de los capilares se vuelven permeables (que permiten el paso del líquido) y se intercambian los iones gracias a la difusión.

El intercambio ocurre en los capilares, o se intercambia material del líquido intersticial y del líquido intracelular. Los orígenes de los nutrientes que circulan en el líquido extracelular, pueden venir del aparato respiratorio, del aparato digestivo, del hígado, del aparato locomotor, entre otros más. El sistema nervioso se encuentra compuesta de tres partes principales: La porción de aferencia sensitiva (detectan el estímulo), el SNC (integra estímulos y los decodifica) y la porción eferente motora (transmite estímulos). Además tenemos al sistema nervioso autónomo que funciona independientemente de nuestra voluntad, y ayudará a regular nuestro cuerpo en muchas formas, y una de ellas es a través de las glándulas endocrinas. Las glándulas endocrinas son 8 y se encargan de secretar hormonas, estas sustancias circularan alrededor del torrente sanguíneo más específicamente en el líquido extracelular y cumplirán diversas funciones en el organismo. Ejemplo de ellas son las hormonas tiroideas, las suprarrenales, la paratiroidea entre otras más. SISTEMAS DE CONTROL DEL ORGANISMO Para poder mantener la homeostasis es necesario que tengamos sistemas de control de nuestro organismo, ya sea para actuar dentro de los órnanos o bien controlar las interacciones que estos tienen con el resto de los órganos., uno de los ejemplos más comunes es la de la regulación de las concentraciones de oxígeno y dióxido de carbono que se lleva a cabo gracias a la hemoglobina que se encuentra dentro de los eritrocitos que es la que llevará a cabo la función amortiguadora de oxigeno de la hemoglobina que se encarga principalmente de llevar el oxígeno hacia los capilares para que la célula lo pueda aprovechar. En caso de que se tenga que desechar mucha cantidad de Dióxido de Carbono se excitará el centro respiratorio que servirá para aumentar la espiración de dicho dióxido de carbono y los líquidos tisulares hasta que se llegue la concentración a una concentración normal. Otro ejemplo más claro es la de la regulación de la TA que se lleva a cabo por los barorreceptores. También para que el líquido intracelular se tenga valores constantes, se necesitan una serie de condiciones para poder estar en equilibrio. Uno de los ejemplos es la temperatura corporal del cuerpo humano, que puede suceder en caso de que se agreguen 7° c a dicha temperatura, destruirán a las células, y también el estado del pH. Los sistemas de control estarán regulados por la retroalimentación negativa, que es la que ayuda a establecer la mayoría de los sistemas de control del organismo. En pocas palabras si algún factor dentro de nuestro cuerpo se vuelve excesivo o deficiente se inicia una serie de cambios que hacen que devuelvan el factor a un medio

en que se pueda tener la homeostasis, esto se encuentra determinado por las constantes de la ganancia de la retroalimentación positiva.

CAPÍTULO 2 LA CÉLULA Y SUS FUNCIONES El cuerpo humano está por 100 billones cada con estructura y funciones especiales. ORGANIZACIÓN CELULAR Se muestra sus dos partes y sustancias fundamentales Agua: principal medio liquido de 70-80% excepto en los adipositos Iones. Los importantes K, mg, fosfato, bicarbonato y pequeñas porciones de Na, cloruro y calcio, actúan en las reacciones químicas y mecanismos de control. Proteínas: 10-20% de la masa celular hay 2 proteínas estructurales y funcionales. Proteínas estructurales: formación de micro túbulos que forman los citoesqueletos Proteínas funcionales: catalizan reacciones químicas intracelulares específicas. Lípidos. Solubles en disolventes grasos 2% masa células, fosfolípidos y colesterol. Hidratos de carbono: Forma parte de las moléculas glucoproteicas y función nutrición celular, insoluble con la glucosa. ESTRUCTURA FÍSICA DE LA CÉLULA Contiene estructuras físicas muy organizadas que son orgánulos intracelulares, cada orgánulo contiene componentes químicos. Estructuras membranosas de la célula: La mayoría de los organismos están compuestas por membranas compuestas de lípidos y proteínas. Membrana celular: bicapa lipídica cubre la célula es elástica fina y flexible. la barrera lipídica impide la penetración del agua formada por fosfolípidos. Citoplasma y sus orgánulos: lleno de partículas diminutas Retículo endoplásmico: son estructuras vesiculares tubulares planas del citoplasma Ribosomas y retículo endoplásmico rugoso: unida a la superficie se encuentran los ribosomas, formados por mezcla de ARN y proteínas Retículo endoplásmico granular: parte del R.E no tiene ribosomas Aparato de Golgí: esta por 4 a más capas de vesículas cerradas finas y planas Lisosomas: son orgánulos vesiculares, se forma por la rotura del aparato de Golgí Peroxisomas: similares a lisosomas pero contienen oxidasas en vez de hidrolasas. Vesículas secretoras: almacenan proenzimas que segregan a través de la membrana hacían el conducto pancreático o el duodeno.

Mitocondrias: o centros neurálgicos, sin ellas no se podría extraer energía de los nutrientes se encuentran en el citoplasma de la célula. Citoesqueleto celular: estructura filamentosas y tubulares: se originan en filamentos o túbulos, microtúbulos actúan como citoesqueleto proporcionando estructuras físicas rígidas para determinadas partes de la célula. Núcleo: centro del control de la célula, grandes cantidades de ADN. Membrana nuclear: 2 membranas bicapa, permite que atraviesen elementos Nucléolo y formación de ribosomas: la mayoría de células contienen 1 o más estructuras que se tiñen y se denominan nucléolo. Fagocitosis: entran en la célula mediante la función de una membrana. Pinositosis: se producen en las membranas celulares.

CAPITULO 3 CONTROL GENETICO DE LA SINTESIS PROTEICA, LAS FUNCIONES DE LA CELULA Y LA REPRODUCCION CELULAR En general se conoce que los genes son el medio principal para la herencia de genes de padres a hijos, que se encuentra en el núcleo de las células de todo el organismo. Sin embargo este desarrolla funcionas más específicas y necesarias del organismo, controlando así la función cotidiana de todas la células del organismo, los genes controlan las funciones de las células al determinar que sustancias se van a sintetizar dentro de ella misma. DESARROLLO GENES EN EL NÚCLEO CELULAR: Los genes se unen por sus extremos, formando la doble hélice llamada ADN. Esta molécula está formada por varios compuestos químicos sencillos unidos con un patrón regular. Bloques básicos del ADN: sus principales componentes son el ácido fosfórico, una azúcar, ya sea ribosa o desoxirribosa y cuatro bases nitrogenadas. Estos nucleótidos se unen laxamente entre sí, para formar la doble cadena de ADN, esto por enlaces débiles llamados puentes de hidrógenos, pero que en gran cantidad logran ser muy estables. Cada base purinica de adenina se una con una pirimidinica de timina, cada base purinica guanina siempre se une con una pirimidinica citosina, debido a la laxitud de los puentes de hidrogeno, estas hebras se separan con facilidad. En cada vuelta completa de la hélice, hay diez pares de nucleótidos. La importancia del ADN es sucapacidad de sintetizar proteínas mediante su código genético, el cual consta de tripletes sucesivos de bases nitrogenadas. El código del ADN del núcleo celular se transfiere al código de ARN en el citoplasma celular: transcripción. El primer paso para sintetizar ARN es separar temporalmente las dos hebras del ADN y usar una como molde, las diferencias entre una hebra de ADN y ARN es la ribosa en vez de desoxirribosa y uracilo en lugar de timina en el ARN. Después a estos nucleótidos se les añade a cada uno dos radicales fosfato más, para formar trifosfatos, y así “activar” a los nucleótidos. Con el fin de que cada nucleótido cuente con una gran cantidad de energía. La ARN polimeraza es una gran enzima proteica que tiene muchas propiedades funcionales para la formación de ARN. Esta reconoce y se une al promotor por medio de una estructura complementaria, después provoca el desenrrollamiento de dos vueltas de hélice y separa momentáneamente las de hebras, después esta se desplaza por la hebra de ADN y

conforme esta avance van añadiéndose nucleótidos de ARN y se forma la cadena de ARN, primero se forman los puentes de hidrogeno entre las bases nitrogenadas del ADN y ARN, después la ARN polimeraza rompe 2 radicales fosfato de los nucleótidos de ARN liberando energía para producir enlaces covalentes muy fuertes entre el fosfato y las ribosas adyacentes y así formar la cadena de ARN, al final la ARN polimeraza se encuentra con un secuencia terminadora de cadena que provoca que esta enzima y la cadena de ARN se separe de la cadena de ADN, después esta enzima se puede usar de nuevo. Hay 4 tipos diferentes de ARN que tiene un papel independiente y totalmente diferente en la síntesis de proteínas. ARN mensajero: Transporta el código genético al citoplasma para controlar el tipo de proteína que se forma. Estas cadenas son largas, compuestas por varios cientos de miles de nucleótidos, es una cadena no pareada, con codones complementarios a los tripletes de código de genes del ADN. ARN de transferencia: Transfiere las moléculas de aminoácidos a medida que se sintetiza proteínas cada tipo de ARDt b se combina específicamente con 1 de los 20 aminoácidos, este reconoce el codón del ARNm y libera el aminoácido, contiene solo 80 nucleótidos, tiene una cadena plegada. ARN ribosomal: Constituye el 60% del ribosoma, el resto lo conforma proteínas, este se sintetiza en el nucléolo, por lo tanto en células que producn grandes cantidades de proteínas el nucléolo esta agrandado, el ARNr se une a las proteínas ribosómicas en el nucléolo, estos salen por los poros de la membrana nuclear al citoplasma y se convierten en ribosomas. MicroARN: Son cortos fragmentos de ARN monocatenario, de 21 a 23 nucleótidos que regulan la expresión génica. Formación de proteínas en los ribosomas: EL PROCESO DE TRADUCCIÓN. Es la unión de una molécula de ARNm a un ribosoma, este le su codón de inicio, las moléculas de ARNt transportan los aminoácidos y los libera para formar la proteína. Al llegar al codón de terminación se separan y la proteína queda completa. En algunos casos un solo ARNm puede sintetizar varias cadenas de aminoácidos con ayuda de un complejo llamado polirribosomas, el ARNm se une a varios ribosomas. SÍNTESIS DE OTRAS SUSTANCIAS EN LA CÉLULA. Las enzimas se producen a partir del proceso que acabamos de ver, estas favorecen la síntesis de lípido, glucógeno, purinas, pirimidinas y cientos de otras sustancias Control de la función genética y actividad bioquímica de las células. Hay dos métodos de control de las actividades químicas de la célula,

1) la regulación genética, que cubre todo el proceso, desde la transcripción del código genético en el núcleo hasta la formación de proteínas en el citoplasma, esta controla el grado de activación de los genes y la formación de productos génicos, y 2) regulación enzimática, que regula los niveles de actividad de las enzimas ya formadas en la célula. La celula tiene un ciclo vital que transcurre desde el inicio de la reproducción celular, hasta el inicio de la siguiente reproducción celular, las células animales no inhibidas se reproducen tan rápido como puedes y su ciclo puede durar de 10 a 30 horas, y termina por una serie de sucesos físicos diferenciados llamados mitosis, esta dura solo 30 minutos. La reproducción de la célula comienza en el núcleo, con la replicación del ADN, esta comienza de 5 a 10 horas antes de la mitosis y se completa en 4 a 8 horas, Para la replicación del ADN se replican ambas cadenas, y de forma completa, en esto participan las ADN polimeraza y la ADN ligasa que provoca la unión de nucleótidos, la formación de una nueva cadena de ADN se produce en cientos de lugares simultáneamente, cada molécula nueva de ADN se mantiene unida a la original por puentes de hidrogeno. Las hélices de ADN del núcleo se desenrolla en cromosomas. La célula humana tiene 46 cromosomas en 23 pares. Proface: los cromosomas del núcleo se condensan en cromosomas bien definidos. Prometafase: las puntas de los microtúbulos en crecimiento se fragmentan en la cubierta nuclear. Metafase: las dos ásteres del aparato mitótico se separan. Anafase: las dos cromatidas de cada cromosoma son separadas en el centromero. Telofase: los dos juegos de cromosomas hijos se separan. En algunos tejidos la falta de células provocan que estas se reproduzcan mas rápida y continuamente, el crecimiento celular se controla por medio de factores de crecimiento, las células dejan de crecer si salen de su medio y cuando se puede recoger cantidades diminutas de sus propias secreciones. El tamaño de la célula está regulado principalmente por la cantidad de ADN funcionante en el núcleo. La diferenciación celular son los cambios de las propiedades físicas y funcionales de las células a medida que proliferan en el embrión para formar las distintas estructuras y órganos corporales. El número de células en el organismo no está solo controlado por la división celular, también por el control de la velocidad de muerte, cuando las células ya no se necesitan, o cuando se convierten en una amenaza para el organismos, sufre la muerte celular programada llamada apoptosis , esto implica una cascada proteolítica especifica que hace que la célula se encoja y condense para desmontar su citoesqueleto y alterar su

superficie de tal manera que una célula fagocitica cercana , se pueda unir a la membrana celular y digerir la célula. El cáncer se debe en todo o en casi todos los casos a la mutación o alguna otra actividad anormal de los genes celulares que controlan el crecimiento y la mitosis celular, los genes anormales se denominan oncogenes y se han descubierto hasta 100 tipos diferentes. Las células cancerígenas no respetan los niveles normales de crecimiento, no se adhieren fácilmente entre si y producen factores angiogenicos. El tejido canceroso compite con el tejido normal, como las células cancerígenas continúan proliferándose continuamente, su número aumenta día con día y pronto demandan prácticamente toda la nutrición disponible.

CAPÍTULO 4 TRANSPORTE DE SUSTANCIAS A TRAVÉS DE LA MEMBRANA CELULAR Las diferencias entre la composición del líquido Intracelular y el líquido Extracelular se deben a los mecanismos de transporte que se dan en la membrana celular. Las concentraciones de fosfatos y de proteínas en el líquido intracelular son mayores que las del líquido extracelular. La Barrera Lipídica y las Proteínas de Transporte de la Membrana Celular La membrana celular están constituidas por una bicapa lipídica con moléculas proteicas insertadas en los lípidos. DIFUSIÓN Movimiento pasivo, de sustancias (solutos), de una zona de mayor concentración a una de menor concentración, en un disolvente o a través de membranas La difusión a través de la membrana celular se divide en dos subtipos, difusión simple y difusión facilitada. La difusión simple: Las moléculas atraviesan una membrana sin unirse a proteínas transportadoras, se puede dar de 2 maneras: 1. A través de los intersticios de la bicapa lipídica 2. A través de los canales acuosos de las proteínas transportadoras. La difusión facilitada: Requiere una proteína transportadora. A mayor liposolubilidad más rápido difunde. DIFUSIÓN A TRAVÉS DE CANALES PROTEICOS Y ACTIVACIÓN DE ESTOS CANALES La apertura o el cierre de las compuertas de los canales proteicos proporcionan un sistema de control de su permeabilidad. Se controla de 2 maneras: Activación por Voltaje: la conformación molecular de la compuerta responde al potencial eléctrico. Activación Química: las compuertas se abren al unirse otra molécula a la proteína que produce un cambio conformacional o un cambio de los enlaces químicos de la molécula de la proteína que abre o cierra la compuerta. OSMOSIS A TRAVÉS DE MEMBRANAS CON PERMEABILIDAD SELECTIVA: Difusión Neta de Agua

Es el proceso de movimiento neto de agua debido a una diferencia de concentración del agua. La diferencia de presión necesaria para que cese la ósmosis se denomina presión osmótica. Osmolalidad: Un osmol es el peso molecular-gramo de un soluto osmóticamente activo. Osmolaridad: Es la concentración osmolar expresada en osmoles por litro de solución en lugar de osmoles por kilogramo de agua. TRANSPORTE ACTIVO DE SUSTANCIAS A TRAVÉS DE LAS MEMBRANAS Es el movimiento de sustancias a través de la membrana en combinación con una proteína de transporte, en contra de un gradiente electroquímico. Necesita una fuente de energía adicional, además de la energía cinética. Hay dos tipos de transporte activo Transporte activo primario. La energía deriva de la ruptura del ATP. Transporte activo secundario. La energía deriva secundariamente de la que se ha almacenado en forma de diferencia de concentraciones iónicas a ambos lados de la membrana. TRANSPORTE ACTIVO PRIMARIO La bomba de sodio-potasio transporta iones de sodio hacia fuera de la célula e iones potasio hacia el interior de ésta. Esta bomba está presente en todas las células del cuerpo y es la responsable de mantener las diferencias de concentración de sodio y de potasio a ambos lados de la membrana celular, así como de establecer un potencial eléctrico negativo en el interior de las células. La bomba de sodio-potasio controla el volumen de la célula. La bomba transporta 3 moléculas de sodio al exterior de la célula por cada 2 moléculas de potasio bombeadas hacia el interior. TRANSPORTE ACTIVO SECUNDARIO Cotransporte: Es el movimiento de 2 sustancias hacia adentro de la célula, mediante una proteína transportadora. La proteína transportadora posee dos puntos de unión en su lado externo: uno para el sodio y otro para la glucosa o los aminoácidos. Contratransporte: Es el movimiento de 2 sustancias, a diferencia del cotransporte, una sustancia se mueve desde el exterior de la célula hacia el interior, mientras la otra desde el interior de la célula hacia el exterior

Transporte Activo a través de Capas Celulares En muchas localizaciones del cuerpo se deben transportar sustancias a través de todo el espesor de una capa celular en lugar de simplemente a través de la membrana celular.

CAPÍTULO 5

POTENCIALES DE MEMBRANA Y POTENCIALES DE ACCIÓN El potencial de acción viaja en todas las direcciones acercándose del estimulo hasta que se ha despolarizado toda la membrana. PRINCIPIO DEL TODO O NADA El proceso de despolarización viaja por toda la membrana si las condiciones son adecuadas, o no viaja en absoluto si no lo son. Restablecimiento de los gradientes iónicos de sodio y potasio tras completarse los potenciales de acción: la importancia del metabolismo de la energía. La propagación de cada potencial de acción reduce muy ligeramente las concentraciones de sodio y de potasio en el interior y en el exterior de la membrana, porque los iones de sodio difunden hacia el exterior durante la re-polarización. MESETA EN ALGUNOS POTENCIALES DE ACCIÓN. La causa de la meseta es una combinación de varios factores, en primer lugar el proceso de despolarización del musculo cardiaco participan dos tipos decanales: 1. Canales rápidos 2. Canales lentos. En segundo factor que puede ser responsable en parte de la meseta es que los canales de potasio activados por el voltaje tienen una apertura más lenta de lo habitual y con frecuencia no se abren mucho hasta el final de la meseta. PROCESO DE REEXCITACION NECESARIO PARA LA RITMICIDAD ESPONTANEA. Para que ocurra una ritmicidad espontanea en la membrana, debe ser lo suficientemente permeable a los iones de sodio como para permitir la despolarización automática de la membrana, el voltaje que se produce no es lo suficientemente negativo como para mantener totalmente cerrados los canales de sodio y de calcio. Después, al final del potencial de acción se repolariza la membrana. CARACTERÍSTICAS ESPECIALES DE LA TRANSMISIÓN DE SEÑALES EN LOS TRONCOS NERVIOSOS, FIBRAS NERVIOSAS MIELINIZADAS Y NO MIELINIZADAS. Las fibras grandes son mielinizadas y las fibras pequeñas son no mielinizadas. Un tronco nervioso medio contiene aproximadamente el doble de fibras no mielinizadas que mielinizadas. CONDUCCIÓN SALTATORIA EN LAS FIBRAS MIELINIZADAS DE UN NÓDULO A OTRO. La corriente eléctrica fluye por el líquido extracelular circundante que está afuera de la vaina de mielina, así como por el axoplasma del interior del axón, de un nódulo a otro,

excitando nódulos sucesivos uno después del otro, así el impulso nervioso recorre a saltos la fibra, y por eso recibe el nombre de saltatoria. VELOCIDAD DE CONDUCCIÓN EN LAS FIBRAS NERVIOSAS Varía de tan solo 0.25 m/s en las fibras no mielinizadas muy pequeñas hasta 100m/s en las fibras mielinizadas muy grandes. Excitación: el proceso de generación del potencial de acción Se debe a un trastorno mecánico de la membrana, a los efectos químicos sobre la membrana al paso de la electricidad a través de la membrana. UMBRAL DE EXCITACIÓN Y POTENCIALES LOCALES AGUDOS. Cuando aumenta el voltaje del estimulo se llega a un punto en el que se produce la excitabilidad. No se puede producir un nuevo potencial de acción en una fibra excitable mientras la membrana siga despolarizada por el potencial de acción procedente. La única situación que permitirá que se vuelva a abrir es que el potencial de acción de membrana vuelva al nivel del potencial de membrana en reposo origina lo cercano. El periodo durante el cual no se puede generar un segundo potencial de acción, incluso con un estimulo intenso, a esto se le denomina periodo refractario absoluto. ANESTÉSICOS Entre los estabilizadores más importantes de uso clínico están la procaina y tetracraina, estos compuestos actúan directamente sobre las compuertas desactivación de los canales de sodio, haciendo que sea mucho más difícil abrir estas compuertas reduciendo la excitabilidad de la membrana. Registró de potenciales de membrana y potenciales de acción osciloscopio de rayos catódicos Sistema que se encarga de registrar los cambios de potencial de acción de la membrana, los componentes son los siguientes: Cañón de electrodos y una pantalla fluorescente, contra la que se disparan los electrones.

CAPÍTULO 6

CONTRACCIÓN DEL MUSCULO ESQUELÉTICO El cuerpo humano está formado por un 40% de musculo esquelético y un 10% de musculo liso y cardiaco. Anatomía fisiológica del musculo esquelético Fibras del musculo esquelético Todos los músculos esqueléticos están formados por numerosas fibras que se extienden a lo largo de toda la longitud del musculo. Las fibras musculares están formadas principalmente por: Sarcolema, miofibrillas, sarcoplasma, retículo sarcoplasmático MECANISMO GENERAL DE LA CONTRACCIÓN MUSCULAR 1) Un potencial de acción viaja a lo largo de la fibra motora hasta sus terminales sobre las fibras musculares 2) En cada terminal, el nervio secreta una pequeña cantidad de la sustancia transmisora: acetilcolina 3) La acetilcolina actúa en una zona local de la membrana de la fibra muscular para abrirmúltiples canales a través de moléculas proteicas que flotan en la membrana 4) La apertura de los canales activados por acetilcolina permite que grandes cantidades de iones de sodio difundan hacia el interior de la membrana de la fibra muscular. Esto inicia el potencial de acción en la membrana 5) El potencial de acción viaja a lo largo de la membrana de la fibra muscular 6) El potencial de acción despolariza la membrana muscular y buena parte de la electricidad del potencial de acción fluye a través del centro de la fibra muscular, donde hace que el retículo sarcoplasmatico libere grandes cantidades de iones de calcio 7) Los iones de calcio inician fuerzas de atracción entre los filamentos de actina y miosina haciendo que se deslicen uno sobre otros en sentido longitudinal, lo que constituye el proceso contráctil 8) Después de una fracción de segundo los iones de calcio son bombeados de nuevo al retículo sarcoplasmatico por una bomba de calcio de la membrana Energía de la contracción muscular Generación de trabajo durante la contracción muscular Cuando un musculo se contrae contra una carga realiza un trabajo (transfiere energía del musculo hasta la carga externa) El trabajo se define mediante la siguiente ecuación: T

=

C x D

T: Trabajo generado /C: Carga/D: Distancia del movimiento que se opone a la carga FUENTES DE ENERGÍA PARA LA CONTRACCIÓN MUSCULAR

El ATP es una fuente muy importante para la contracción muscular y al mismo tiempo es la fuente de energía necesaria para que se provoque la contracción muscular CARACTERÍSTICAS DE LA CONTRACCIÓN DE TODO EL MUSCULO Muchas características de la contracción muscular se pueden demostrar desencadenando espasmos musculares únicos. Esto se puede conseguir con la excitación eléctrica instantánea del nervio que inerva un musculo o haciendo pasar un estímulo eléctrico breve a través del propio musculo dando lugar a una única contracción súbita que dura una fracción de segundo CONTRACCIÓN ISOMÉTRICA FRENTE A LA ISOTÓNICA La contracción muscular es isométrica cuando el musculo no se acorta durante la contracción e isotónica cuando se acorta, pero la tensión permanece constante durante toda la contracción. En la isotónica el musculo se carota contra una carga fija FIBRAS MUSCULARES RÁPIDAS FRENTE A LENTAS FIBRAS RÁPIDAS: fibras grandes para obtener una gran fuerza de contracción; retículo sarcoplasmatico extenso; grandes cantidades de enzimas glucoliticas; vascularización menos extensa; menos mitocondrias FIBRAS LENTAS: fibras más pequeñas; inervadas por fibras nerviosas más pequeñas; vascularización i capilares más extensos; número elevado de mitocondrias; grandes cantidades de mioglobina.

CAPÍTULO 7

EXCITACIÓN DEL MUSCULO ESQUELÉTICO: TRANSMISIÓN NEUROMUSCULAR Y ACOPLAMIENTO EXCITACIÓNCONTRACCIÓN Transmisión de impulsos desde las terminaciones nerviosas a las fibras del musculo esquelético: la unión neuromuscular Las fibras del musculo esquelético están inervadas por fibras nerviosas mielinizadas grandes que se originan en las motoneuronas grandes de las astas anteriores de la medula espinal. Cada terminación nerviosa forma una unión neuromuscular. ANATOMÍA FISIOLÓGICA DE LA UNIÓN NEUROMUSCULAR: LA PLACA MOTORA TERMINAL La fibra nerviosa forma un complejo de terminaciones nerviosas ramificadas que se invaginan en la superficie de la fibra muscular, la estructura se denomina placa motora terminal. En la terminación axonica hay muchas mitocondrias que proporcionan ATP que se utiliza para la síntesis de acetilcolina. La acetilcolina, excita a la membrana de la fibra muscular. En el espacio sináptico hay grandes cantidades de la enzima acetilcolinesterasa, que destruye la acetilcolina. SECRECIÓN DE ACETILCOLINA POR LAS TERMINACIONES NERVIOSAS Cuando un impulso nervioso llega a la unión neuromuscular, se liberan aproximadamente 125 vesículas de ACh. En la superficie interna de la membrana neural hay barras densas lineales. A ambos lados de cada una hay partículas proteínicas que penetran en la membrana neural; son canales de calcio activados por el voltaje. Cuando un potencial de acción se propaga por la terminación, estos canales se abren y permiten que iones calcio difundan desde el espacio sináptico hacia el interior. Las vesículas se fusionan con la membrana neural y vacían su actilcolina hacia el espacio sináptico mediante exocitosis. EFECTO DE LA ACETILCOLINA SOBRE LA MEMBRANA DE LA FIBRA MUSCULAR POSTSINAPTICA PARA ABRIR CANALES IÓNICOS El principal efecto de la apertura de los canales activados por la ACh es permitir que grandes cantidades de iones sodio entren al interior de la fibra, desplazando con ellos grandes números de cargas positivas. Esto genera un cambio de potencial, potencial de la placa terminal.

Este potencial de la placa terminal inicia un potencial de acción que se propaga a lo largo de la membrana muscular y produce la contracción muscular. DESTRUCCIÓN POR LA ACETILCOLINESTERASA DE LA ACETILCOLINA LIBERADA Una vez liberado hacia el espacio sináptico, la acetilcolina sigue activando los receptores de ACh mientras persista en el espacio. Sin embrago, se elimina rápidamente por dos medios: 1. La mayor parte es destruida por la enzima acetilcolinesterasa 2. Una pequeña cantidad de acetilcolina difunde hacia el exterior del espacio sináptico FACTOR DE SEGURIDAD PARA LA TRANSMISIÓN EN LA UNIÓN NEUROMUSCULAR; FATIGA DE LA UNIÓN Habitualmente cada impulso que llega a la unión neuromuscular produce un potencial de la placa terminal aproximadamente tres veces mayor que el necesario para estimular la fibra nerviosa. Por tanto, se dice que la unión neuromuscular normal tiene un elevado factor de seguridad. BIOLOGÍA MOLECULAR DE LA FORMACIÓN Y LIBERACIÓN DE ACETILCOLINA La formación y liberación de acetilcolina se produce en las siguientes etapas: 1. Se forman vesículas pequeñas en el aparato de Golgí del cuerpo celular de la motoneurona. Estas son transportadas por el axoplasma hasta la unión neuromuscular en las terminaciones de las fibras nerviosas periféricas. 2. La acetilcolina se sintetiza en el citosol de la terminación de la fibra nerviosa, se transporta inmediatamente a través de la membrana de las vesículas hasta su interior. 3. Cuando un potencial de acción llega a la terminación nerviosa, abre los canales de Ca. La concentración de iones de Ca en el interior de la membrana, lo que a su vez aumenta la velocidad de fusión de las vesículas de acetilcolina con la membrana terminalMISTENIA GRAVE Esta produce paralisis muscular debido a que las uniones neuromusculares no pueden transmitir suficientes señales desde las fibras nerviosas a las fibras musculares. La mistenia grave es una enfermedad autoinmunitaria.

CAPÍTULO 8 EXCITACIÓN Y CONTRACCIÓN DEL MÚSCULO LISO Es distinto del de la mayor parte de los demás en varios sentidos: 1) dimensiones físicas; 2) organización en fascículos o láminas; 3) respuesta a diferentes tipos de estímulos; 4) características de la inervación, y 5) función. MÚSCULO LISO MULTIUNITARIO. Está formado por fibras musculares lisas separadas y discretas. Cada una de las fibras actúa independientemente de las demás y con frecuencia está inervada por una única terminación nerviosa. Además estas fibras, está cubierta por una capa delgada de sustancia similar a una membrana basal, una mezcla de colágeno fino y glucoproteínas que aísla las fibras separadas entre sí. MÚSCULO LISO UNITARIO. Se denomina músculo liso sincitial o visceral. El término «unitario» es confuso porque no se refiere a fibras musculares únicas. Se refiere a una masa de cientos a miles de fibras que se contraen juntas como una única unidad. Están unidas por muchas uniones en hendidura a través de las cuales los iones pueden fluir libremente desde una célula muscular a otra, de modo que los potenciales de acción puede viajar desde una fibra a otra y hacer que las fibras musculares se contraigan simultáneamente. MECANISMO CONTRÁCTIL EN EL MÚSCULO LISO Contiene filamentos tanto de actina como de miosina. No contiene el complejo de troponinanormal que es necesario para el control de la contracción del músculo esquelético. Los filamentos de actina y miosina del músculo liso interactúan entre sí de manera muy similar a como lo hacen en el músculo esquelético. Además, el proceso contráctil es activado por los iones calcio, y el trifosfato de adenosina se degrada a difosfato de adenosina para proporcionar la energía para la contracción. REGULACIÓN DE LA CONTRACCIÓN POR LOS IONES CALCIO

Al igual que en el caso del músculo esquelético, el estímuloque inicia la mayor parte de las contracciones del músculo liso es un aumento de los iones calcio en el medio intracelular. Sin embargo, el músculo liso no contiene troponina, la proteína reguladora que es activada por los iones calcio para producir la contracción del músculo esquelético. 

Los iones calcio se combinan con la calmodulina para provocar la activación de la miosinacinasa y fosforilación de la cabeza de miosina.

La calmodulina lo hace activando los puentes cruzados de miosina. Esta activación y la posterior contracción se producen según la siguiente secuencia: 1. Los iones calcio se unen a la calmodulina. 2. El complejo calmodulina-calcio se une después a la miosinacinasa de cadena ligera, que es una enzima fosforiladora, y la activa. 3. Una de las cadenas ligeras de cada una de las cabezas de miosina, denominada cabeza reguladora, se fosforila en respuesta a esta miosinacinasa.