Características de los Sistemas Biológicos

Sistema Digestivo

El aparato digestivo es un tubo largo con importantes glándulas asociadas. Se encarga de transformar los alimentos en sustancias simples y fácilmente utilizables por el organismo. Desde la boca hasta el ano, el tubo digestivo mide unos once metros de longitud. En la boca ya empieza propiamente la digestión.

Sistema Osteoarticular

El cuerpo humano es una complicada estructura de más de doscientos huesos, un centenar de articulaciones y más de 650 músculos actuando coordinadamente. Gracias a la colaboración entre huesos y músculos, el cuerpo humano mantiene su postura, puede desplazarse y realizar múltiples acciones. El conjunto de huesos y cartílagos forma el esqueleto. El hueso es un tejido sorprendente, ya que combina células vivas (osteocitos) y materiales inertes (sales de calcio). De esta unión surge la fuerza, pero también la ligereza y la resistencia de los huesos. Los huesos se están renovando constantemente.

Sistema Muscular

El sistema muscular es el conjunto de los más de 600 músculos del cuerpo, cuya función primordial es generar movimiento, ya sea voluntario o involuntario. El sistema muscular permite que el esqueleto se mueva, mantenga su estabilidad y la forma del cuerpo. En los vertebrados se controla a través del sistema nervioso, aunque algunos músculos (tales como el cardíaco) pueden funcionar en forma autónoma. Aproximadamente el 40% del cuerpo humano está formado por músculos, es decir, que por cada kg de peso total, 400 g corresponden a tejido muscular. El músculo estriado es un tipo de músculo que tiene como unidad fundamental el sarcómero. Está formado por fibras musculares en forma de huso, con extremos muy afinados, y más cortas que las del músculo liso. Estas fibras poseen la propiedad de la plasticidad, es decir, cambian su longitud cuando son estiradas, y son capaces de volver a recuperar la forma original.

Sistema Circulatorio

El sistema circulatorio es la estructura anatómica que comprende conjuntamente tanto al sistema cardiovascular, que conduce y hace circular la sangre, como al sistema linfático, que conduce la linfa.

• Circulación mayor, somática o general: El recorrido de la sangre comienza en el ventrículo izquierdo del corazón, cargada de oxígeno, y se extiende por la arteria aorta y sus ramas arteriales hasta el sistema capilar, donde se forman las venas que contienen sangre pobre en oxígeno. Desembocan en una de las dos venas cavas (superior e inferior) que drenan en la aurícula derecha del corazón.
• Circulación menor, pulmonar o central: La sangre pobre en oxígeno parte desde el ventrículo derecho del corazón por la arteria pulmonar, que se bifurca en sendos troncos para cada uno de ambos pulmones. En los capilares alveolares pulmonares la sangre se oxigena a través de un proceso conocido como hematosis y se reconduce por las cuatro venas pulmonares que drenan la sangre rica en oxígeno en la aurícula izquierda del corazón.

Sistema Respiratorio

• Generalmente incluye tubos, como los bronquios, usados para cargar aire en los pulmones, donde ocurre el intercambio gaseoso.
• En humanos y otros mamíferos, el sistema respiratorio consiste en vías aéreas, pulmones y músculos respiratorios que median en el movimiento del aire tanto adentro como afuera del cuerpo.
• El sistema también ayuda a mantener el balance entre ácidos y bases en el cuerpo a través de la eficiente remoción de dióxido de carbono de la sangre.

Sistema Nervioso

El sistema nervioso rige y coordina todas las funciones, conscientes e inconscientes. El sistema nervioso central (SNC) está constituido por el encéfalo y la médula espinal. Están protegidos por tres membranas: duramadre (membrana externa), aracnoides (membrana intermedia) y piamadre (membrana interna), denominadas genéricamente meninges. Además, el encéfalo y la médula espinal están protegidos por envolturas óseas, que son el cráneo y la columna vertebral respectivamente. Las cavidades de estos órganos (ventrículos en el caso del encéfalo y conducto ependimario en el caso de la médula espinal) están llenas de un líquido incoloro y transparente, que recibe el nombre de líquido cefalorraquídeo. Sus funciones son muy variadas: sirve como medio de intercambio de determinadas sustancias, como sistema de eliminación de productos residuales, para mantener el equilibrio iónico adecuado y como sistema amortiguador mecánico.

Características de las Células

La célula es la unidad morfológica y funcional de todo ser vivo. Todas las células están rodeadas de una membrana plasmática que las separa y comunica con el exterior, que controla los movimientos celulares y que mantiene el potencial eléctrico de la célula. Contienen un medio hidrosalino, el citoplasma, que forma la mayor parte del volumen celular y en el que están inmersos los orgánulos celulares.

Metabolismo y Reacciones Celulares

Reacciones Acopladas y su Utilidad Metabólica

En los organismos vivos, las reacciones exergónicas y endergónicas se encuentran acopladas entre sí. Las vías catabólicas (exergónicas) producen energía útil que es aprovechada para la síntesis de ATP (endergónico). Este se descompone (exergónico) y la energía libre puede ser empleada en los procesos anabólicos o también en otras formas de trabajo. Por lo tanto, el ATP constituye el intermediario común en los procesos de intercambio de energía, tanto sean estos exergónicos o endergónicos. Excepcionalmente, esta función puede ser cumplida por otros nucleótidos trifosfatos. Su utilidad metabólica es que genera un adecuado balance metabólico en la célula.

Interrelación entre Reacciones Catabólicas y Anabólicas

En la regulación metabólica, la energía que las reacciones anabólicas requieren es aportada por las reacciones catabólicas, por lo que están estrechamente relacionadas y unas ocurren gracias a la existencia de las otras. De la misma forma, la continua liberación de energía producto del catabolismo terminaría fundiendo a la célula de no ser por la existencia de las reacciones anabólicas que la consumen en forma ordenada y sistemática, impidiendo una excesiva acumulación de calor intracelular.

Principales Vías Metabólicas

Las reacciones catabólicas liberan energía; un ejemplo es la glucólisis, un proceso de degradación de compuestos como la glucosa, cuya reacción resulta en la liberación de la energía retenida en sus enlaces químicos. Las reacciones anabólicas, en cambio, utilizan esta energía liberada para recomponer enlaces químicos y construir componentes de las células, como lo son las proteínas y los ácidos nucleicos. El catabolismo y el anabolismo son procesos acoplados que hacen al metabolismo en conjunto, puesto que cada uno depende del otro. Estas reacciones ocurren dentro de la célula, en orgánulos específicos como las mitocondrias (respiración celular) o el citoplasma (glucólisis).

Biomoléculas y su Rol Fisiológico

Las principales biomoléculas son: hidratos de carbono, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos. Las biomoléculas son indispensables para el nacimiento, desarrollo y funcionamiento de cada una de las células que forman los tejidos, órganos y aparatos del cuerpo. Su carencia, deficiencia, insuficiencia o desequilibrio provoca el deterioro de la salud y el surgimiento de la enfermedad.

ATP: La Moneda Energética de la Célula

El ATP (adenosín trifosfato) es un nucleótido fundamental en la obtención de energía celular. Está formado por una base nitrogenada (adenina) unida al carbono 1 de un azúcar de tipo pentosa, la ribosa, que en su carbono 5 tiene enlazados tres grupos fosfato. Se encuentra incorporado en los ácidos nucleicos. Los dos procesos más importantes que dan lugar a la formación del ATP son la fotosíntesis y la respiración celular. La cantidad de energía liberada en su hidrólisis de 1 mol de ATP tiene un ΔG°= -7.3 Kcal/mol, lo que es suficientemente alta para acoplar reacciones endergónicas.

Regulación Metabólica y Hormonal

Rol del Hígado, Cerebro, Tejido Adiposo y Corazón en la Regulación Metabólica

Los órganos se comunican entre sí a través del sistema circulatorio, que recoge sustratos, desechos y productos de las reacciones metabólicas que se desarrollan en cada sitio de catabolisis y de anabolisis, regulándose así entre cada órgano y tejidos en forma integral.

Regulación Hormonal de la Glicemia

Luego de la ingesta de alimentos y una buena absorción intestinal, la sangre que llega al hígado es muy rica en glucosa, fructosa y galactosa. En este órgano, la mayoría de estos monosacáridos son convertidos en glucosa y devueltos a la circulación. Como es de suponerse, la sangre que abandona el hígado en un primer momento contiene altas concentraciones de dicho monosacárido. Al pasar por el corazón, es distribuida a la circulación sistémica. Cuando llega al páncreas, más precisamente a las células beta de los islotes de Langerhans, estas censan la elevada concentración de glucosa y comienza la liberación de insulina.

Desregulaciones Metabólicas

Diabetes

Esta patología puede asociarse a fallas en el receptor de insulina en los tejidos blanco, secreción de una hormona con la secuencia aminoacídica anormal que no es capaz de ser reconocida por el receptor, producción de una insulina anormal que carece de la señal que le permite ser secretada, permaneciendo al interior de las células del páncreas.

Obesidad

La obesidad es el resultado del desequilibrio entre el consumo y el aporte de energía. La energía que el organismo utiliza proviene de 3 fuentes: carbohidratos, proteínas y grasas. La capacidad de almacenar carbohidratos en forma de glucógeno, igual que la de proteínas, es limitada. Solo los depósitos de grasas se pueden expandir con facilidad para dar cabida a niveles de almacén superiores a las necesidades. Los alimentos que no se consumen como energía se almacenan y, por lo tanto, es la grasa la principal fuente de almacén y origen de la obesidad.

Gota

Es una enfermedad metabólica producida por una acumulación de sales de urato (ácido úrico) en el cuerpo, sobre todo en las articulaciones, en los riñones y tejidos blandos, por lo que se considera tradicionalmente una enfermedad reumática. Originada por alteraciones metabólicas complejas, solo en el 15% de los casos la gota es una manifestación del organismo debido a los estilos de vida poco saludables de la población, de manera que incluso se presenta en deportistas con alto rendimiento y que con frecuencia tienen problemas de tipo muscular como fatiga y exceso de ejercicio.

Interrelación entre Insulina y Glucagón

La insulina y el glucagón funcionan de forma sinérgica para mantener normales las concentraciones de glucosa en sangre.

Tratamiento Farmacológico de la Gota

Es tratada administrando el inhibidor de la xantina oxidasa allopurinol, es un análogo de la hipoxantina. De esta forma, la xantina oxidasa hidroxila al allopurinol en aloxantina. Este metabolito se une a la forma reducida de la enzima inactivada, así el allopurinol alivia los síntomas de la gota al reducir la tasa de producción de ácido úrico, aumentando los niveles de xantina e hipoxantina, mucho más solubles.

Etapas de la Glicólisis

1. Hexoquinasa
2. Glucosa-6-P isomerasa (Fosfohexosa isomerasa)
3. Fosfofructoquinasa
4. Aldolasa
5. Triosa fosfato isomerasa
6. Gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa
7. Fosfoglicerato quinasa
8. Fosfoglicerato mutasa
9. Enolasa
10. Piruvato quinasa

Del primer al quinto paso hay gasto de energía y del sexto al décimo, beneficio de energía.