CURSO: FISIOLOGA Y NUTRICIN ANIMAL COMPARADA

TEMAS: - Importancia de la fisiologa en la nutricin. - Biomembranas, estructura, composicin y funciones. Fluidos corporales - Funciones de la sangreIng. M.Sc. Vctor Hidalgo Lozano

IMPORTANCIA DE LA FISIOLOGIA EN LA NUTRICION Fisiologa Bioqumica Nutricin

Fisiologa.- Parte de la Ciencias biolgicas que estudia las funciones y procesos que se desarrolla en los seres vivos as como los mecanismos de su regulacin.

Procesos Biolgicos:

1.- Concernientes a la unidad del ser vivo y al equilibrio dinmico (Fisiologa). Ejemplo. Calcio: hueso sangre (est bajo control hormonal).2.- Concerniente a la adaptacin del ser vivo al ambiente que le rodea (ecologa). Ejemplo. efecto del clima (T), relacin del sistema digestivo con la dieta (carnvoros vs. herbvoros).3.- Concernientes a la forma de las partes de un sistema (morfologa). Toma en cuenta la filogenia (evolucin), la ontogenia (edad) e historia individual (tipo de dieta, actividad fsica, etc).

EVOLUCIN HISTORICA DE LA FISIOLOGIA1.Antes de Hipcrates (460 377 aC).Los conocimientos eran especulativos y la prcticas eran empricas. Hipcrates, con sus teoras y escritos es considerado como el fundador de la Ciencia Medica Occidental.

Desde Hipcrates a GalenoEste periodo dur 5 siglos y fue esencialmente descriptivo, pero la Fisiologa lo confundieron con la Zoologa, Anatoma y Patologa.

Desde Galeno hasta 1628- Galeno (129 201) acept las teoras de Hipcrates sobre los fluidos orgnicos y estableci una lista de funciones de los seres vivos.- An-Nafis (siglo XIII) descubri la circulacin sangunea.- Harvey (1587 1657) descubri la verdadera circulacin sangunea, tomando en consideracin la Anatoma y Fisiologa del corazn.

Siglos XVII XVIIILa Fisiologa del siglo XVII era una anatoma animal y morfologa funcional comparada de los rganos.El siglo XVIII se logra grandes progresos en Fsica (electricidad: Galvany (1737) estudi las contracciones musculares) y Qumica (Antonio Lavoisier: 1743 1794, explic los procesos oxidativos de la produccin de calor y las teoras de la combustin y respiracin). Estos descubrimientos sentaron las bases de la Fisiologa y Nutricin.

Siglo XIX XX- En el siglo XIX, la Fisiologa alcanza su mximo desarrollo y se consolida como una ciencia biolgica. Surgieron destacados fisilogos, implementaron laboratorios, se fundaron Sociedades Cientficas.- Cannon (1871 1945) estableci el concepto de Homeostasis.- En el siglo XX, el desarrollo de esta Ciencia fue an mayor; se publicaron muchos trabajos de investigacin cientfica. Se descubri funciones de las hormonas.- En las ltimas dcadas con el mximo desarrollo de la bioqumica, la fisiologa ocupa el segundo lugar de las ciencias biolgicas, pero ambas estn ntimamente relacionadas.Evolucin Histrica de la Fisiologa

HOMEOSTASISConjunto de procesos fisiolgicos y bioqumicos que permiten mantener constante el medio ambiente interno de un organismo vivo. Para ello utiliza sistemas autoreguladores (nervioso y endocrino).

Ejemplo:El liquido extracelular que baa a las clulas efecta intercambio con la sangre a travs de los capilares. La sangre que circula entre las clulas y los pulmones intercambia gases (02, C02) y a travs del tubo digestivo, la sangre obtiene agua, nutrientes y otros sustratos. Por lo tanto: Los sistemas respiratorio y digestivo brindan al organismo los nutrientes necesarios, mientras que los pulmones y riones facilitan la eliminacin de los metabolitos txicos y no tiles para el organismo. Todos estos procesos estn regulados por el sistema nervioso y endocrino.

BIOMEMBRANAS ESTRUCTURA, COMPOSICIN Y FUNCIONESEl citoplasma celular se encuentra envuelto por la membrana plasmtica o membrana celular. Esta separa el medio interno (intracelular) del medio externo de la clula (extracelular).

Las biomembranas tienen una estructura laminar que morfolgica y funcionalmente individualizan a las clulas.

Sjstrand, en la dcada de los cincuenta identific la membrana celular (espesor: 8 10 nm) utilizando un microscopio electrnico.

Posteriormente, Singer y Nicolson (1972) describieron la estructura de la membrana celular como una doble capa o bicapa lipdica que contiene molculas de protena, fosfolpidos, carbohidratos. Este tipo de estructura tom el nombre de Modelo de Mosaico Fluido.

BIOMEMBRANAS ESTRUCTURA Y COMPOSICIONLos lpidos de las membranas celulares son en su mayora fosfolpidos (fosfatidilcolina, fosfatidilinositol y fosfatidiletanol amina). Son molculas anfipticas por que tienen un extremo polar o cabeza (hidrfila) y uno apolar o cola (hidrfoba) compuesto por cidos grasos insaturados.

Aproximadamente el 10% de las molculas de lpidos de la parte externa de la membrana estn unidos a grupos de carbohidratos, denominados glucolpidos, su funcin todava no est bien conocido.

La membrana tambin contiene cantidades significativas de colesterol, se cree que su funcin es estabilizar la membrana lipdica al unirse con los fosfolpidos. Tambin evita que los fosfolpidos formen agregados, lo que ayudara a mantener la fluidez de la membrana. Se encontr que el cociente colesterol/fosfolpido es inversamente proporcional a la fluidez de la membrana.

BiomembranasExiste ms similitud en la porcin de lpidos que de protenas de la membrana. Las protenas especficas son las que hacen a una membrana celular diferente a otra y son las responsables de una gran parte de las funciones especializadas de las membranas celulares.

Estas protenas pueden actuar en la membrana como:Elementos estructuralesReceptores de las hormonas y otros mensajeros qumicos.Transportadores de nutrientes e iones.Marcadores celulares que pueden ser reconocidos por el sistema inmunitario.Enzimas catalizadoras de reacciones a nivel superficial

BiomembranasSegn la ubicacin de las protenas en la bicapa lpdica estas pueden ser:

Protenas integrales o intrnsecas , tambn llamadas protenas transmembranas, se extienden de un lado a otro de la membrana. Son las ms numerosas. Participan en los procesos de transporte. Algunas forman canales o poros para que pequeas molculas hidrosolubles y los iones crucen la membrana.

Protenas perifricas o extrnsecas. Son como apndices, unidas dbilmente con los fosfolpidos o con protenas integrales. Pueden tener funciones enzimticas, mecnicas (cambio en la morfologa celular, como la contraccin muscular).

FUNCIONES DE LAS BIOMEMBRANASEn conclusin, la biomembrana tiene una estructura fluida, dinmica y selectiva, que acta como una barrera para mantener en equilibrio el medio interno del medio externo.

La existencia de una gradiente de concentracin, explica que la membrana participa activamente en el transporte de sustancias dentro y fuera de la clula.

MECANISMOS DE TRANSPORTE CELULAR

El lquido extracelular que baa las clulas, procede de la sangre y contiene: aminocidos, azcares, cidos grasos, vitaminas, minerales, sustancias reguladoras (hormonas y neurotransmisores) y productos de desecho. La clula acepta lo que necesita y rechaza el resto.Las sustancias que pueden atravezar la membrana sin ningn gasto de energa es por transporte pasivo. Si es con gasto de energa (ATP) se denomina transporte activo

I. Proceso de transporte pasivo:La mayora de este tipo de transporte depende del proceso de difusin, por que las molculas se mueven desde una parte de mayor concentracin hacia otra de menor concentracin; en otras palabras a favor de una gradiente de concentracin (C1 C2). A mayor diferencia de concentracin ms rpida ser la difusin neta segn la ley de Fick, la magnitud de la difusin (D) depende del coeficiente de permeabilidad (P) y del rea en la que sucede la difusin (A).

D = P. A (C1 C2)

La fuerza responsable de la difusin es la energa cintica de las molculas. Sin embargo la difusin tambin est influenciada por el tamao de las partculas y por la temperatura.

A menor tamao de partcula y Mayor difusinMayor temperatura

TIPOS DE TRANSPORTE PASIVOSimple difusinEste tipo de transporte lo realizan las molculas polares y apolares muy pequeas y sin carga elctrica.

Las apolares y liposolubles como el 02 y N2 son transportados fcilmente atravesando la bicapa lipdica de la membrana.Las polares pequeas como CO2 y Urea tambin se difunden rpidamente a travs de la membrana.Las molculas polares grandes y sin carga como la glucosa, se difunde con mucha lentitud.Las molculas polares cargadas elctricamente como los iones, que son insolubles en la bicapa lipdica pueden difundirse a travs de la membrana si tienen el tamao adecuado para pasar por los poros acuosos de los canales proticos.

Tipos de transporte pasivoDifusin facilitada

Este tipo de transporte se realiza con la ayuda de una molcula transportadora.

Existen molculas muy grandes e insolubles en lpidos como la glucosa que tiene dificultad para pasar por la membrana celular a travs de sus poros. Pero son capaces de moverse rpidamente de un lado a otro de la membrana al combinarse con protenas liposolubles que actan como transportadores; facilitando la difusin de la molcula al interior de la clula.La difusin facilitada es altamente selectiva. Con este sistema la glucosa es transportada a favor de su gradiente de concentracin.Este tipo de transporte se encuentra limitado por el nmero de transportadores presentes en la membrana por que este mismo lo utilizan los aminocidos.

El transporte pasivo del 02, H20 y glucosa permite mantener lahomeostasis de la clula, con un alto ahorro de energa.

TRANSPORTE ACTIVOUtilizan este sistema de transporte las molculas ms grandes y que no puede atravesar los poros. Son transportados en contra de su gradiente de concentracin.Utilizan este transporte los iones (Na+, K+, Ca2+,etc). Algunos carbohidratos y aminocidos.Existen tres tipos de transporte activo: primario, secundario y en masa.

Transporte activo primario.

Es parecido a la difusin facilitada por que tambin requiere de protenas transportadoras.La diferencia es que la difusin facilitada se desarrolla a favor de su gradiente de concentracin y la fuerza responsable es la energa cintica de la molcula. Mientras que este transporte activo lo hacen en contra de su gradiente de concentracin y utilizan la energa generada por la degradacin del ATP.Este transporte activo lo utilizan los iones Na+ y K+

Transporte ActivoTransporte activo secundarioEste tipo de transporte necesita de un gradiente de concentracin y pueden ser procesos de cotransporte y contratransporte.

El cotransporte del Na+ con glucosa y el cotransporte del Na+ con aminocidos. El proceso contratransporte se caracteriza porque la sustancia a transportar es intracelular: El contratransporte del Na+ por Ca2+, este ltimo elemento es cotransportado al exterior de la clula.

Transporte en masaEste transporte es utilizado por las grandes partculas y macromolculas. Para este sistema requiere de energa que proviene de ATP. Ejemplo: Fagocitosis, pinocitosis, etc.

FLUIDOS CORPORALESEn animales adulto, el agua representa el 57% de la masa corporal.

En el interior del organismo los fluidos corporales no se encuentran homogneamente distribuidos. La primera separacin entre los fluidos lo establecen las membranas celulares (intracelular extracelular). Asi tenemos que el citoplasma es muy similar en casi todas las clulas, mientras que los lquidos extracelulares tienen mayor diversidad en propiedades fsicas qumicas y distribucin.

El compartimiento extracelular esta subdividido en tres regiones: 1) fluido intersticial y linfa, 2) fluido vascular y 3) fluidos transcelulares.

1) Fluido intersticial y linfaEste fluido baa los tejidos corporales, dentro de este fluido se incluye a la linfa que es drenado a travs de los capilares linfticos.

Fluidos corporalesFluido vascular

Incluye el plasma sanguneo que es la fase lquida de la sangre. El plasma contiene en suspensin clulas sanguneas: eritrocitos, leucocitos y plaquetas.El papel de este fluido es fundamental por que permite el intercambio entre el medio interno y el medio externo (sistema respiratorio y digestivo). Los componentes de la sangre circulan a travs de arterias y venas

3)Fluidos transcelulares

Son fluidos orgnicos especializados por que no se encuentran en todos los tejidos corporales. Entre ellos tenemos el lquido cefalorraqudeo, los humores acuosos, los fluidos del odo interno y de las articulaciones.Los fluidos corporales se comportan como sistemas dinmicos (Transferencia de sustratos) lo que permite mantener fisiolgicamente constante la concentracin de nutrientes (glucosa, calcio, fsforo) en la sangre.El volumen de los fluidos corporales pueden modificarse por ingestin o infusin endovenosa de agua o electrolitos, por deshidratacin o por excesiva sudoracin.

LA SANGRE COMPOSICION Y FUNCIONESEs el principal fluido circulante que transporta nutrientes, oxgeno y sustancias de excrecin (CO2, urea).

Los componentes de la sangre son plasma y clulas sanguneas.

a)El plasma. Es el lquido que contiene en suspensin las clulas sangunea, tambin contiene agua, sales y protenas plasmticas (albmina, globulinas, fibringenos).

b)Clulas sanguneas como los glbulos rojos o eritrocitos, glbulos blancos o leucocitos y plaquetas o trombocitos.

Tamao y nmero de los eritrocitos y concentracin de hemoglobina en diferentes especies animales

Vida media de los eritrocitos en distintas especies animales

CLULAS SANGUNEAS

Plaqueta o Trombocitos