CONCEPTO, FUNDAMENTOS Y EXPERIMENTACIÓN EN FISIOLOGÍA

TEMA 1: CONCEPTO, FUNDAMENTOS Y EXPERIMENTACIÓN EN FISIOLOGÍA[pic 1][pic 2]

1. INTRODUCCIÓN

Definición de fisiología: ciencia que estudia el funcionamiento de los seres vivos a nivel de células, tejidos, órganos, sistemas y, de forma integrada el organismo completo. Además, es una ciencia integradora que estudia al individuo completo, teniendo en cuenta sus estructuras desde el nivel molecular, pasando por los demás (celular, tisular, orgánico y sistemático) hasta el nivel de individuo.

• Stephen Hales, padre de la fisiología vegetal (1677-1761) → describió los primeros registros de la captación del agua. Primeros estudios fisiológicos en plantas. 
• Claud Bernard, padre de la fisiología animal, en el S. XIX postula la primera definición moderna: ciencia que estudia los fundamentos por los cuales los seres vivos se encuentran en su estado normal. Además, este científico define medio interno por primera vez. 

La fisiología deriva de la palabra “physis”, que significa naturaleza u origen, y de la palabra “logos”, que significa conocimiento. Se trata de la ciencia que estudia el funcionamiento de los seres vivos.

1. CARACTERÍSTICAS DE LOS SERES VIVOS

El objeto de estudio de la fisiología son los seres vivos y los procesos de regulación de los distintos elementos que los componen. Los seres vivos son sistemas con un alto grado de organización y además son complejos. Esta complejidad surge del alto número de elementos que los componen y de las relaciones e interacciones entre los elementos. 

Tienen un gran número de partes que relacionan entre ellas lo que le da mucha complejidad al sistema. La complejidad de un sistema se define como el número de elementos más el número de interacciones entre ellas. Las interacciones son propiedades emergentes.

Definición de sistema: conjunto de elementos es interacción dinámica que da lugar a la realización de funciones biológicas. 

Desde el punto de vista de la termodinámica, en la naturaleza, existen tres tipos de sistemas:

• Aislados. Ej. Los depósitos de residuos nucleares, donde se entierran para evitar el contacto con el medio. 
• Cerrados (energía) intercambia energía con el exterior. Ej. Radiador de aceite → el aceite ni entra ni sale, pero al calentarse en capaz de transmitir calor, 
• Abiertos (energía y materia) intercambia energía y materia con el exterior. Ej. Un coche → desprende gases y calor.

1. LOS SERES VIVOS COMO SISTEMAS ABIERTOS Y ORGANIZADOS

Los seres vivos somos sistemas abiertos debido a que intercambian materia y energía con el entorno para poder mantener su complejidad y organización.

Además, están alejados del equilibrio termodinámico. Aparte de intercambiar materia y energía intercambian información con el medio. [pic 3]

Los seres vivos son organizados y ordenados en función de los distintos niveles jerárquicos por lo que cada nivel se basa en el anterior.

LEYES TERMODINÁMICAS:

1. La temperatura es una expresión cuantitativa del calor y dos sistemas en contacto se intercambian calor hasta que se igualan
2. La ley de conservación de la energía, la energía ni se crea ni se destruye
3. La entropía del universo tiende a aumentar
4. La entropía de un sistema se aproxima a un valor constante cuando la temperatura se aproxima al cero

Erwin Schrödinger estaba muy intrigado en aplicar las leyes de la termodinámica a los seres vivos. Él decía que la vida pertenece a esa clase de fenómenos compuestos por sistemas abiertos capaces de reducir la entropía interna, pero por consecuencia aumentar la entropía del entorno. Con esto se pueden relacionar perfectamente las leyes de la termodinámica con la vida.                                                       Pero para ello se define que los seres vivos están alejados del equilibrio antrópico y por tanto una vez se muere el individuo se llega al 0 antrópico (equilibrio antrópico).

Los seres vivos son sistemas organizados, debido a la disminución de la entropía.

1. LOS SERES VIVOS FORMAN SISTEMAS COMPLEJOS

Todos los niveles de organización están basados en el anterior. Están caracterizados por una complejidad organizada la cual necesita un aporte constante de energía. La jerarquía es fundamental para el correcto funcionamiento del sistema. 

Los seres vivos además de ser organizados son complejos. Podemos definir la complejidad como:[pic 4]

COMPLEJIDAD = Nº ELEMENTOS + Nº ELEMENTOS

Definición complejidad de un sistema: número de interacciones que se dan entre sus elementos. 

1. LOS SERES VIVOS SON SISTEMAS DINÁMICOS

Otra característica de los seres vivos es que son sistemas dinámicos, esto quiere decir que se encuentran alejados del equilibrio. 

Los seres vivos se modifican a lo largo del tiempo: nacen, crecen, mueren, etc. 

• Ej. En el caso de las mariposas podemos ver como se encuentra en diversas fases, cambiando. En cada fase del ser vivo se producen diversos cambios dependiendo del estadío. 
• Ej. Mustela cambia el pelaje dependiendo de la estación adaptándose al medio para camuflarse y evitar ser atacada por depredadores. 
• Ej. Los lenguados en invierno, los cuales, acumulan en el tejido tisular una proteína específica que actúa como anticongelante.

[pic 5]

Los seres vivos se caracterizan por una complejidad organizada, de la cual depende la vida. Para mantener esa organización es necesario un aporte continuo de energía que les permite superar la tendencia hacia el desorden. 

Ejemplos:

• El cristal de sal está compuesto solo por dos elementos: sodio y cloro. Es organizado pero simple
• Los océanos se consideran sistemas desordenados, es decir no organizados porque no están jerarquizados en ese espacio como un cristal de sal. 
• La pulga de agua está compuesta por docenas de elementos enlazados en combinaciones específicas que a su vez están organizados en componentes más grandes y complejos para formar ojos, patas, etc.  

1. ENFOQUES DE LA FISIOLOGÍA

La fisiología es una ciencia integradora, que une el funcionamiento de las partes y el funcionamiento del organismo completo. Además, la fisiología es una ciencia cuantitativa; no se centra sólo en describir los fenómenos, sino que establece leyes o funciones que describen el funcionamiento de los organismos para hacer predicciones.

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