Introducción a la fisiología

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Introducción 
a la fisiología
Orientación MIR
Tema de introducción del que no han caído preguntas hasta la fecha, 
pero que resulta imprescindible para entender la fisiología del sistema 
nervioso, del músculo esquelético y la fisiología cardiaca.
1.1. Homeostasis
Homeostasis: mantenimiento de unas condiciones constantes en el medio 
interno en un rango que permite el funcionamiento del cuerpo. El mante-
nimiento de este equilibrio conlleva “salud”, mientras que cambios en el 
mismo son el origen de la “enfermedad”. Para poder mantener la homeos-
tasis es necesaria la existencia de sistemas de control, que pueden actuar 
a nivel genético, intracelular, intercelular e interórganos.
Feedback negativo (Figura 1.1 y Figura 1.2): en la mayoría de los siste-
mas de control existe una autorregulación conocida como retroalimenta-
ción o feedback negativo. Este sistema implica que el producto final del 
mismo produce una señal negativa sobre el inicio, devolviendo la esta-
bilidad al sistema y reestableciendo la homeostasis. Un ejemplo típico 
de feedback negativo es el sistema de regulación de la presión arterial. 
Cuando existen cifras altas de tensión arterial, los barorreceptores caro-
tídeos y del cayado aórtico envían descargas al bulbo raquídeo cerebral, 
quien envía estímulos negativos al corazón y vasos sanguíneos para que 
disminuya la frecuencia cardiaca y la presión arterial.
A + B C
Figura 1.1. Condiciones normales en el medio interno. La interacción de 
dos factores (A y B) tiene como resultado un producto (C)
A + B CX
−
Figura 1.2. Sistema de retroalimentación negativa para el control del 
medio interno. El producto tiene una regulación a la baja sobre los 
factores, para disminuir la síntesis de producto
Feedback positivo (Figura 1.3): en una minoría de situaciones actúa la 
retroalimentación positiva. En esta situación, el producto final produce una 
estimulación positiva sobre el inicio del sistema, produciendo una amplifi-
cación de la señal final. Sin embargo y dado que la retroalimentación posi-
tiva tiende a la inestabilidad, estos sistemas forman parte de un proceso 
global de retroalimentación negativa. De lo contrario, su perduración en el 
tiempo acaba formando un círculo vicioso que desequilibra la homeostasis. 
Un ejemplo de retroalimentación positiva es el parto: la presión que ejerce 
el feto sobre el cuello uterino manda señales hacia la musculatura uterina, 
provocando cada vez contracciones más potentes hasta que sale el feto y 
deja de ejercer presión sobre el cuello uterino.
A + B C
+
Figura 1.3. Sistema de retroalimentación positiva. El producto tiene una 
regulación al alza de los factores, lo que aumenta la síntesis de productos
1.2. La membrana plasmática
La membrana celular o membrana plasmática es una bicapa lipídica que 
rodea toda la superficie celular y proporciona una barrera que impide el libre 
movimiento de agua y sustancias hidrosolubles a su través (Figura 1.4).
Está formada por dos tipos principales de lípidos:
1. Fosfolípidos formando una bicapa exponiendo sus grupos fosfatos 
(cabeza hidrófila) hacia el citosol y el espacio extracelular y sus colas 
(dos cadenas de ácidos grasos hidrófobos) hacia el interior.
2. Colesterol, que controla en gran medida la rigidez de la membrana.
Unidas a esta capa lipídica nos encontraremos con proteínas de mem-
brana, que pueden ser de dos tipos:
1. “Integrales o transmembrana”, que atraviesan la membrana plasmá-
tica de punta a punta. Muchas proteínas integrales componen canales 
estructurales (o poros) a través de los cuales pueden difundir el agua 
y sustancias hidrosolubles.
2. “Periféricas”, que se unen únicamente a una de las superficies de la 
membrana, no penetrando en todo el espesor.
En su parte externa, la membrana plasmática posee un “glucocálix”, un 
conjunto de hidratos de carbono que se encuentran unidos a las proteínas 
o a los lípidos y que desempeñan diferentes funciones:
1. Otorga a la superficie celular una carga negativa.
2. Permite la unión entre células.
3. Participan como componente del receptor.
4. Participan en reacciones inmunitarias.
Recuerda
 ➔ Las sustancias liposolubles, como las hormonas esteroideas, pue-
den atravesar la membrana plasmática directamente. Las sustancias 
hidrosolubles, como los iones, requieren de la ayuda de proteínas 
transmembrana.
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Manual CTO de Medicina y Cirugía, 12.ª edición
1.3. Transporte de sustancias a 
través de las membranas celulares
Las diferentes sustancias pueden atravesar la membrana plasmática a tra-
vés de dos mecanismos fundamentales (Figura 1.5):
1. Difusión: hace referencia al movimiento molecular aleatorio de las 
sustancias a través de la membrana debido al movimiento cinético 
normal de la materia. Se produce, por tanto, siempre a favor de gra-
diente y sin consumo energético. Dentro de la difusión podemos 
distinguir:
 - Difusión simple a través de la membrana plasmática (también 
llamada difusión simple en sentido estricto): supone el paso 
directo de sustancias liposolubles a través de la membrana plas-
mática. La velocidad de difusión será directamente proporcional 
a su liposolubilidad y a la diferencia de 
concentración.
 - Difusión simple a través de canal iónico 
(algunos autores la llaman difusión faci-
litada a través de canales iónicos): se 
produce a través canales proteicos que 
van a formar “poros” que permitirán 
el paso de sustancias hidrófilas (agua, 
iones, etc.). Estos canales proteicos se 
caracterizan por:
1. Con frecuencia ser permeables de 
manera selectiva a una sustancia 
(por ejemplo, dejan pasar el sodio, 
pero no el potasio).
2. Muchos de estos canales pueden 
abrirse o cerrarse en respuesta a 
estímulos eléctricos, químicos o 
mecánicos.
 - Difusión facilitada a través de proteínas 
transportadoras (o difusión facilitada en 
sentido estricto): consiste en el paso de 
una sustancia (por ejemplo, glucosa) tras su unión a una región 
concreta de una proteína transportadora, lo que produce un 
cambio conformacional en la proteína transportadora liberando 
la sustancia en el interior de la célula (Figura 1.1). Se caracte-
riza por tener una cinética saturable, es decir la velocidad de 
difusión aumenta a medida que aumenta la concentración de 
la sustancia que difunde hasta que se alcanza una velocidad 
máxima que no se puede superar.
Recuerda
 ➔ Algunos autores consideran a la difusión a través de canales ióni-
cos como una variante de la difusión simple al tener una cinética no 
saturable, mientras que otros la consideran una variante de la difusión 
facilitada al requerir de proteínas transmembrana.
Carbohidrato
Colesterol
Glicoproteína
transmembrana
Proteína periféricaPoro Fosfolípido
Canal iónico
Figura 1.4. Membrana plasmática
Difusión simple a
través de membrana
Difusión simple a
través de canal iónico
Difusión facilitada a
través de transportador
Transporte pasivo Transporte activo
Figura 1.5. Diferentes modalidades de transporte a través de la membrana plasmática
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01. Introducción a la fisiología. FS
Conviene recordar que hay una serie de factores que van a influir en 
la velocidad de la difusión:
 - Diferencia de concentración: a mayor concentración en el exte-
rior, mayor velocidad de difusión al interior y viceversa.
 - Efecto del potencial eléctrico: si una sustancia difusible está 
ionizada, se verá afectada por los campos eléctricos. Así, una 
sustancia cargada negativamente tendrá menor tendencia a 
difundir hacia el interior de una célula que esté cargada nega-
tivamente.
 - Efecto de la diferencia de presión: cuando mayor sea la presión 
en un lado, mayor será la difusión hacia el lado opuesto (como 
por ejemplo ocurre en los capilares glomerulares y la cápsula 
de Bowman).
Recuerda
 ➔ La difusión facilitada a través de proteínas transportadoras tiene 
una cinética saturable. La difusión a través de canales y la difusión a 
través de la membrana no.
2. Transporteactivo: supone el movimiento de sustancias a través de 
la membrana gracias a la acción de una proteína transportadora la 
cual, mediante consumo energético, la bombeará en contra de su gra-
diente de concentración. El transporte activo se subdivide en:
 - Transporte activo primario: la energía procedente del ATP es direc-
tamente utilizada por la proteína transportadora (Figura 1.6).
 - Transporte activo secundario: la energía utilizada por el trans-
portador procede de la energía almacenada por la diferencia 
de concentración iónica creada inicialmente por una bomba 
de transporte primario. Un ejemplo es la bomba sodio-potasio 
ATPasa que expulsa el sodio al exterior (transporte primario). A 
continuación el transportador sodio-glucosa aprovecha la ten-
dencia del sodio a entrar en la célula para introducir glucosa 
(transporte activo secundario).
Preguntas MIR
 ➔ No hay preguntas MIR representativas.
B
A
Molécula transportada
Proteína
transportadora
Membrana
plasmática
Figura 1.6. Proteína transportadora. En la Figura A se observa como la sustancia a ser transportada se une a la proteína transportadora. 
En la Figura B la proteína transportadora sufre un cambio conformacional y libera la sustancia en el interior del citosol celular
 ✔ Retroalimentación negativa: el producto tiende a frenar el sistema.
 ✔ Retroalimentación positiva: el producto tiende a amplificar el sistema.
 ✔ La membrana plasmática es una bicapa lipídica que impide el paso de 
sustancias hidrosolubles a su través, pero permite el paso de sustan-
cias liposolubles.
 ✔ La difusión permite el paso de sustancias siempre a favor de gradiente 
y sin consumo de energía.
 ✔ Los sistemas de transporte activo bombean sustancias contra gradien-
te y requieren de consumo energético.
Conceptos Clave