PRINCIPIOS DE FISIOLOGÍA

 ESTRUCTURA CORPORAL Y HOMEOSTASIS

Tejidos, órganos y sistemas de órganos

Los seres humanos —y otros organismos multicelulares complejos— tienen sistemas de órganos que trabajan en conjunto para realizar los procesos que nos mantienen vivos.

El cuerpo tiene niveles de organización que se construyen unos sobre otros. Las células constituyen tejidos, los tejidos constituyen órganos y los órganos constituyen sistemas de órganos.

La función de un sistema de órganos depende de la actividad integrada de sus órganos. Por ejemplo, los órganos del sistema digestivo cooperan para procesar alimentos.

La supervivencia del organismo depende de la actividad integrada de todos los sistemas de órganos, con frecuencia coordinada por los sistemas endocrino y nervioso.

Los organismos multicelulares necesitan sistemas especializados

La mayoría de las células de los grandes organismos multicelulares no intercambian sustancias directamente con el ambiente externo, por el contrario, están rodeadas por un ambiente interno de líquido extracelular—literalmente, líquido fuera de las células. Las células obtienen oxígeno y nutrientes del líquido extracelular y liberan productos de desecho en él. Los seres humanos y otros organismos complejos tienen sistemas especializados que cuidan el ambiente interno, y lo mantienen constante y capaz de satisfacer las necesidades de las células.

Diferentes sistemas del cuerpo realizan funciones distintas. Por ejemplo, tu sistema digestivo es responsable de tomar y procesar los alimentos, mientras que tu sistema respiratorio —que trabaja con el sistema circulatorio— es responsable de tomar oxígeno y eliminar dióxido de carbono. Los sistemas musculares y esqueléticos son cruciales para el movimiento, el sistema reproductor se encarga de la reproducción y el sistema excretor elimina desechos metabólicos.

Resumen de la organización del cuerpo

Las células en organismos multicelulares complejos como las personas se organizan en tejidos, grupos de células similares que trabajan juntas en una tarea específica. Los órganos son estructuras compuestas de dos o más tejidos que se organizan para desempeñar una función particular; grupos de órganos con funciones relacionadas conforman los diferentes sistemas de órganos.

En cada nivel de organización —células, tejidos, órganos y sistemas de órganos—, la estructura está estrechamente relacionada con la función.

  Tipos de tejidos

Los seres humanos —y otros animales multicelulares grandes— se componen de cuatro tipos de tejido básicos: 

tejido epitelial 
tejido conectivo
tejido muscular y tejido nervioso.

Órganos

Los órganos, como el corazón, los pulmones, el estómago, los riñones, la piel y el hígado, se componen de dos o más tipos de tejidos que se organizan para desempeñar una función particular. Por ejemplo, el corazón bombea la sangre, los pulmones captan oxígeno y eliminan dióxido de carbono, y la piel proporciona una barrera que protege las estructuras internas del ambiente externo.

Sistemas de órganos

Los órganos se agrupan en sistemas de órganos, en los que trabajan juntos para desempeñar una función en particular para el organismo.

Por ejemplo, el corazón y los vasos sanguíneos constituyen el sistema cardiovascular. Estos órganos trabajan en conjunto para hacer circular la sangre, transportando oxígeno y nutrientes a las células de todo el cuerpo y retirando dióxido de carbono y desechos metabólicos. Otro ejemplo es el sistema respiratorio, que lleva oxígeno al cuerpo y elimina el dióxido de carbono. Este incluye la nariz, la boca, la faringe, la laringe, la tráquea y los pulmones.

Principales sistemas de órganos del cuerpo humano

Cardiovascular: Transporta oxígeno, nutrientes y otras sustancias hacia las células y retira desechos, dióxido de carbono y otras sustancias de las células; también ayuda a estabilizar la temperatura corporal y el pH. (Corazón, sangre y vasos sanguíneos)

Linfático: Defiende contra infecciones y enfermedades. Transfiere linfa entre los tejidos y el torrente sanguíneo. (Linfa, ganglios linfáticos y vasos linfáticos)

Digestivo: Procesa alimentos y absorbe nutrientes, minerales vitaminas y agua. (Boca, glándulas salivales, esófago, estómago, hígado, vesícula biliar, páncreas exócrino, intestino delgado e intestino grueso)

Endócrino: Proporciona comunicación dentro del cuerpo mediante hormonas. Dirige cambios a largo plazo en otros sistemas de órganos para mantener la homeostasis. (Glándulas hipofisaria, pineal, tiroides, paratiroidea, páncreas endócrino, adrenales, testículos y ovarios)

Tegumentario: Proporciona protección ante heridas y pérdida de fluidos, y proporciona defensas físicas contra las infecciones por microorganismos. Participa en el control de la temperatura. (Piel, cabello y uñas.)

Muscular: Proporciona movimiento, soporte y producción de calor. (Músculos esquelético, cardiaco y liso)

Nervioso: Recolecta, transfiere y procesa información. Dirige cambios a corto plazo en otros sistemas de órganos. (Cerebro, médula espinal, nervios y órganos sensoriales —ojos, oídos, lengua, piel y nariz.)

Reproductivo: Produce gametos —células sexuales— y hormonas sexuales; su objetivo final es producir descendencia. (Trompas de Falopio, útero, vagina, ovarios, glándulas mamarias (femenino), testículos, vasos deferentes, vesículas seminales, próstata y pene (masculino))

Respiratorio:  Entrega aire a lugares donde puede ocurrir intercambio gaseoso. (Boca, nariz, faringe, laringe, tráquea, bronquios, pulmones y diafragma)

Esquelético: Soporta y protege los tejidos blandos del cuerpo. Proporciona movimiento en articulaciones, produce células sanguíneas y almacena minerales.      (Huesos, cartílago, articulaciones, tendones y ligamentos.)

Urinario: Elimina el exceso de agua, sales y productos de desecho de la sangre y el cuerpo. Controla el pH. (Riñones, uréteres, vejiga urinaria y uretra)

Inmunitario: Defiende contra patógenos microbiológicos —
agentes causantes de enfermedades— y otras enfermedades. (Leucocitos, amígdalas, adenoides, timo y bazo).

Homeostasis

La homeostasis es la tendencia a resistir cambios con el fin de mantener un ambiente interno estable y relativamente constante.

La homeostasis suele usar ciclos de retroalimentación negativa que contrarrestan cambios en los valores blanco, conocidos como valores de referencia, de varias propiedades.

En contraste con los ciclos de retroalimentación negativa, los ciclos de retroalimentación positiva amplifican los estímulos que los inician; en otras palabras, alejan al sistema de su estado inicial.

La homeostasis se mantiene en muchos niveles, no solo al nivel de todo el cuerpo como ocurre con la temperatura. Por ejemplo, el estómago mantiene un pH que es diferente al de los órganos que lo rodean y cada célula individual mantiene concentraciones iónicas diferentes a las del líquido circundante. Mantener la homeostasis en cada nivel es de suma importancia para mantener las funciones globales del cuerpo.

Metabolismo y termorregulación

La tasa metabólica

El metabolismo es ineficiente y produce calor. Los endotermos usan el calor metabólico para mantener una temperatura corporal estable, mientras que los ectotermos no. La tasa metabólica "de referencia" de un animal se mide como tasa metabólica basal (TMB) en los endotermos o como tasa metabólica estándar (TMS) para los ectotermos.

Entre los endotermos, los animales más pequeños tienden a tener tasas metabólicas basales más altas por gramo (un metabolismo "más caliente") que animales más grandes. Lo mismo ocurre entre ectotermos, aunque no es posible comparar entre los grupos. La tasa metabólica varía con el nivel de actividad. Animales más activos tienen una tasa metabólica mayor que animales menos activos.

Algunos animales entran en un estado de letargo en el cual se frena su metabolismo. La hibernación en el invierno y la estivación en el verano son formas de letargo.

La tasa metabólica

La cantidad de energía que gasta un animal durante un período específico de tiempo se denomina su tasa metabólica. La tasa metabólica puede medirse en joules, calorías o kilocalorías por unidad de tiempo. También se puede expresar la tasa metabólica en función de oxígeno consumido (o dióxido de carbono producido) por unidad de tiempo. El oxígeno se consume en la respiración celular y el dióxido de carbono se produce como un subproducto, por lo que ambas mediciones indican cuánto combustible se quema.

Endotermos y ectotermos

La mayoría de los animales necesita mantener su temperatura corporal dentro de un rango relativamente estrecho.

Los endotermos utilizan calor generado internamente para mantener su temperatura corporal, que tiende a permanecer constante independientemente del medio ambiente. Los ectotermos dependen principalmente de fuentes de calor externas y su temperatura corporal cambia con la temperatura del medio ambiente. Los animales intercambian calor con su entorno mediante radiación, conducción —a veces ayudada por convección— y evaporación.

Los endotermos generan internamente la mayor parte del calor que necesitan. Cuando hace frío, aumentan la producción de calor metabólico para mantener su temperatura corporal constante. Debido a esto, la temperatura corporal interna de un endotermo es casi independiente de la temperatura del medio ambiente.

Por otra parte, en ectotermos, la temperatura corporal depende principalmente de fuentes de calor externas. Es decir, la temperatura corporal de los ectotermos aumenta y disminuye junto con la temperatura del entorno. Aunque los ectotermos generan algo de calor metabólico —como todos los seres vivos—, los ectotermos no pueden aumentar esta producción de calor para mantener una temperatura interna específica.

Sin embargo, la mayoría de los ectotermos sí regulan su temperatura corporal. pero no lo hacen produciendo calor. En lugar de esto, usan otras estrategias como el comportamiento, es decir buscan el sol, la sombra, etc. para encontrar ambientes cuyas temperaturas satisfagan sus necesidades.

Algunas especies dificultan la división entre endotermos y ectotermos. Los animales que hibernan, por ejemplo, son endotermos cuando están activos, pero se asemejan a ectotermos cuando están hibernando.

Mecanismos de termorregulación

Tanto endotermos como ectotermos tienen adaptaciones —características que surgieron por selección natural— que les ayudan a mantener una temperatura corporal saludable. Estas adaptaciones pueden ser conductuales, anatómicas o fisiológicas. Algunas adaptaciones aumentan la producción de calor en endotermos cuando hace frío. Otras, tanto en endotermos como en ectotermos, aumentan o disminuyen el intercambio de calor con el medio ambiente.

Hay tres categorías de mecanismos de termorregulación:

·       Cambio en el comportamiento

·         Aumento en la producción de calor metabólico

·        Control del intercambio de calor con el medio ambiente