Objetivo: Analizar e interpretar la biofísica y la utilidad médica de la circulación sanguínea, la respiración, la audición, la visión y las radiaciones.
Presión sanguínea. Tensión arterial y flujo sanguíneo
Presión sanguínea (tensión arterial)
La toma de los signos vitales es de suma importancia para obtener, objetivamente, la información sobre la cual se tomarán decisiones médicas sobre los pacientes. Es por estas razones que la toma de tensión arterial es de suma importancia para los médicos en sus labores cotidianas con los pacientes.
La tensión arterial o presión sanguínea se define como la fuerza que la que la sangre ejerce sobre las paredes de las arterias. La presión sistólica (la más alta) ocurre cuando el corazón bombea la sangre hacia las arterias, y la presión diastólica (la más baja) ocurre entre un latido y otro del músculo cardíaco.
La toma de presión sanguínea se realiza a través del uso de un tensiómetro, también llamado esfingomanómetro.
Tipos de presión arterial
· Normal.- Los valores oscilan entre 90/60 mmHg y 130/90 mmHg.
· Hipotensión.- Ocurre cuando hay una caída de 20 mmHg sobre los valores que se tienen habitualmente.
· Hipertensión.- Es una presión arterial mayor a los 140/90 mmHg.
· Prehipertensión.- Presión arterial que oscila entre los 130/80 y 140/90 mmHg.
Categoría
|
Sistólica (mmHg)
|
Diastólica (mmHg)
|
Óptima
|
<120
|
<80
|
Presión arterial normal
|
120 a 129
|
80 a 84
|
Presión arterial fronteriza
|
130 a139
|
85 a 89
|
Hipertensión 1
|
140 a 159
|
90 a 99
|
Hipertensión 2
|
160 a 179
|
100 a 109
|
Hipertensión 3
|
>180
|
>110
|
Hipertensión sistólica aislada
|
>140
|
<90
|
Flujo sanguíneo
La función del corazón es bombear la sangre que corre por arterias y venas. Al comprimirse y ensancharse para expulsar y admitir la sangre engendra el pulso o el latido que repercute en todas las venas palpitantes del cuerpo. Esta sangre en su recorrido lleva el oxígeno contenido en sus glóbulos rojos a todas partes del cuerpo. La viscosidad de la sangre depende, casi totalmente de la concentración de glóbulos rojos. De lo explicado con anterioridad se comprende fácilmente cómo el movimiento de la sangre por arterias y venas constituye una onda mecánica.
Las células que constituyen el cuerpo de todos los animales, excepto el de los multicelulares viven en un "mar interior" de líquido extracelular (LEC) encerrado dentro de los tegumentos del animal. En los animales que poseen un sistema vascular cerrado, el LEC está dividido en dos compartimientos: el líquido intersticial y el plasma sanguíneo circulante. El plasma y los elementos celulares de la sangre, principalmente eritrocitos, llenan el sistema vascular y, en conjunto, constituyen el volumen sanguíneo total.
Desde luego, la sangre fluye de las áreas de mayor presión a las de menor presión, excepto en ciertos casos cuando la inercia.
El flujo de la sangre en los vasos, como el de los líquidos en los tubos rígidos y estrechos, normalmente es laminar. Dentro de un vaso sanguíneo, una capa infinitamente delgada de sangre en contacto con la pared del vaso no se mueve. La siguiente capa hacia adentro tiene una velocidad pequeña, siguiente una velocidad mayor, etc., hasta que la velocidad es máxima en el centro de la corriente. El flujo laminar ocurre hasta que se alcanza una cierta velocidad crítica. A esta velocidad, o por arriba de ella, el flujo es turbulento. La constricción de una arteria aumenta la velocidad del flujo sanguíneo a través de la constricción, lo cual produce una turbulencia por delante de ella. En los seres humanos la velocidad crítica es a veces excedida por la aorta ascendente durante el máximo de la expulsión. La turbulencia ocurre más frecuentemente en la anemia porque la viscosidad de la sangre es menor.
Flujo en el sistema venoso
La pared de las venas tiene pocas fibras elásticas y es más fina que en el territorio arterial por eso resulta fácil mantener distendidas las venas y así actúan como reservorio de sangre (vasos de capacitancia). El número de venas es similar al de arterias pero su calibre es superior al de éstas, en consecuencia la velocidad de la sangre es menor (de 10 a 20 cm s-1 en las cavas) y el flujo es de tipo newtoniano. La resistencia que depende, inversamente, de la cuarta potencia del radio es claramente menor que en el sistema arterial y en cambio el volumen del contenido es superior en proporción al cuadrado del radio. El volumen de sangre en el sistema venoso es de unos 3,5 litros (70%). Se puede modificar cambiando el tono venomotor mediante la contracción y relajación del músculo liso de la pared.
Amir, G., (2016). Link: http://www.medigraphic.com/pdfs/facmed/un-2016/un163j.pdf
La diástole es el período en el que el corazón se relaja después de una contracción, llamado periodo de sístole, en preparación para el llenado con sangre circulatoria. En la diástole ventricular los ventrículos se relajan, y en la diástole auricular las aurículas están relajadas. Juntas se las conoce como la diástole cardíaca y constituyen, aproximadamente, la mitad de la duración del ciclo cardíaco, es decir, unos 0,5 segundos.
Lugares para medir el pulso
web.archive.org, (2019). Link: https://web.archive.org/web/20100102025402/http://cepvi.com/medicina/diccionario/d2.shtml
Mecánica circulatoria. Diástole, sístole y pulso.
Diástole
La diástole es el período en el que el corazón se relaja después de una contracción, llamado periodo de sístole, en preparación para el llenado con sangre circulatoria. En la diástole ventricular los ventrículos se relajan, y en la diástole auricular las aurículas están relajadas. Juntas se las conoce como la diástole cardíaca y constituyen, aproximadamente, la mitad de la duración del ciclo cardíaco, es decir, unos 0,5 segundos.
Durante la diástole las aurículas se llenan de sangre por el retorno venoso desde los tejidos por la vía de la vena cava superior e inferior y se produce un aumento progresivo de la presión intra-auricular hasta superar la presión intra-ventricular.
Durante la diástole ventricular, la presión de los ventrículos cae por debajo del inicio al que llegó durante la sístole. Cuando la presión en el ventrículo izquierdo cae por debajo de la presión de la aurícula izquierda, la válvula mitral se abre, y el ventrículo izquierdo se llena con sangre que se había estado acumulando en la aurícula izquierda. Un 70% del llenado de los ventrículos ocurre sin necesidad de sístole auricular. Igualmente, cuando la presión del ventrículo derecho cae por debajo del de la aurícula derecha, la válvula tricúspide se abre, y el ventrículo derecho se llena de la sangre que se acumulaba en la aurícula derecha.
Sístole
Sístole auricular
La sístole es la contracción del tejido muscular cardíaco auricular del corazón. Esta contracción produce un aumento de la presión en la cavidad cardiaca auricular, con la consiguiente eyección del volumen sanguíneo contenido en ella.
La contracción de las aurículas hace pasar la sangre a los ventrículos a través de las válvulas auriculo-ventriculares.
Sístole ventricular
La sístole ventricular es la contracción del tejido muscular cardiaco ventricular. Esta contracción provoca un aumento de presión en el interior de los ventrículos y la eyección de sangre contenida en ellos. Se impide que la sangre vuelva a las aurículas mediante el aumento de presión, que cierra las válvulas bicúspide y tricúspide. La sangre sale en las arterias pulmonares y la aorta. Estas también tienen las llamadas válvulas sigmoideas, que evitan el reflujo de la sangre.
Pulso
El pulso es una medición de la frecuencia cardíaca, es decir, la cantidad de veces que el corazón late por minuto. A medida que el corazón impulsa la sangre a través de las arterias, las arterias se expanden y se contraen con el flujo sanguíneo. Al tomar el pulso no solo se mide la frecuencia cardíaca, sino que también puede indicar:
· El ritmo cardíaco
· La fuerza del pulso
El pulso normal de los adultos sanos oscila entre los 60 y 100 latidos por minuto. El pulso puede fluctuar y aumentar con el ejercicio, las enfermedades, las lesiones y las emociones. Las mujeres mayores de 12 años, en general, tienden a tener el pulso más rápido que los hombres. Los deportistas, como los corredores, que practican mucho ejercicio cardiovascular, pueden tener frecuencias cardíacas de hasta 40 latidos por minuto sin presentar problemas de ningún tipo.
Lugares para medir el pulso
En la sien (Temporal), en el cuello (Carotídeo), parte interna del brazo (Humeral o braquial), en la muñeca (Radial), parte interna del pliegue del codo (Cubital), en la ingle (Femoral), en la parte posterior de la rodilla (Poplíteo) y en el dorso del pie (Pedio).
web.archive.org, (2019). Link: https://web.archive.org/web/20100102025402/http://cepvi.com/medicina/diccionario/d2.shtml
Leyes de la velocidad y la presión
Ley de velocidad
Mientras las arterias se alejan y continúan dividiéndose, aumenta la superficie de sección del sistema vascular. Es fácil darse cuenta que la velocidad de la corriente será menor cuanto mayor sea el lecho vascular. De allí que la velocidad de la sangre disminuye a medida que se aleja del corazón, llega a un mínimo en los capilares y aumenta otra vez progresivamente en las venas.
Ley de la presión
La sangre circula en el sistema vascular debido a diferencias de presión. La periódica descarga de sangre por parte del corazón y la resistencia opuesta al curso de la sangre por el pequeño calibre de las arteriolas, crean en el sistema vascular una presión que es máxima en la aorta, cae bruscamente al nivel de las arteriolas y capilares y sigue, luego, cayendo paulatinamente al nivel de las venas para ser mínima al nivel de las aurículas.
Grabowski, S., (2019). Link: https://www.monografias.com/trabajos45/sistema-circulatorio/sistema-circulatorio2.shtml
Volumen minuto circulatorio y circulación sistémica
Volumen minuto circulatorio o gasto
Se define gasto cardíaco o volumen minuto como la cantidad de sangre bombeada cada minuto por cada ventrículo. De esta forma el flujo que circula por el circuito mayor o menor corresponde a lo proyectado por el sistema de bombeo. Se calcula mediante el producto del volumen sistólico, (volumen impulsado en cada latido cardíaco) por la frecuencia cardiaca (número de latidos o ciclos cardíacos por minuto). Para un individuo adulto medio, el gasto cardíaco se encuentra entre 5-6 litros/min, aunque puede variar dependiendo, por ejemplo, de la actividad que se esté realizando.
La regulación de la función de bombeo del corazón depende de forma directa de los valores de la frecuencia cardiaca y del volumen sistólico. En el estudio de la regulación se diferencian dos tipos: una regulación intrínseca, en la que intervienen factores exclusivamente cardíacos, y una regulación extrínseca, determinada por la acción de factores externos.
Circulación sistémica
La sangre que regresa al corazón se ha cargado de oxígeno en los pulmones. Por lo tanto, se puede distribuir al resto del cuerpo. La aorta es una gran arteria que sale del corazón llena de sangre rica en oxígeno. Las ramificaciones de la arteria aorta trasportan sangre a los músculos del mismo corazón, así como a todas las demás partes del cuerpo. Como si de un árbol se tratara, las ramificaciones se van volviendo más y más pequeñas conforme se van alejando de la aorta.
En cada parte del cuerpo, una red de diminutos vasos sanguíneos, llamados capilares, conecta pequeñas ramificaciones arteriales con pequeñas ramificaciones venosas. Los capilares tienen unas paredes muy finas, lo que permite que los nutrientes y el oxígeno se distribuyan a las células. Los productos de desecho entran en los capilares.
Luego los capilares desembocan en pequeñas venas. Y las venas pequeñas desembocan en venas de mayor tamaño a medida que la sangre se va acercando al corazón. Las válvulas de las venas permiten que la sangre siga fluyendo en la dirección correcta. Las dos grandes venas que llevan sangre al corazón son la vena cava superior y la vena cava inferior.
Una vez la sangre regresa al corazón, necesitará volver a entrar en la circulación pulmonar, donde eliminará el dióxido de carbono y se cargará de oxígeno.
Universidad de Cantabria, (2017). Link: https://ocw.unican.es/mod/page/view.php?id=536
Intercambio de gases
Se realiza debido a la diferente concentración de gases que hay entre el exterior y el interior de los alvéolos; por ello, el O2 pasa al interior de los alvéolos y el CO2 pasa al espacio muerto (conductos respiratorios).
A continuación se produce el intercambio de gases entre el aire alveolar y la sangre.
Cuando la sangre llega a los pulmones tiene un alto contenido en CO2 y muy escaso en O2. El O2 pasa por difusión a través de las paredes alveolares y capilares a la sangre. Allí es transportada por la hemoglobina, localizada en los glóbulos rojos, que la llevará hasta las células del cuerpo donde por el mismo proceso de difusión pasará al interior para su posterior uso.
El mecanismo de intercambio de CO2 es semejante, pero en sentido contrario, pasando el CO2 a los alvéolos.
El CO2, se transporta disuelto en el plasma sanguíneo y también en parte lo transportan los glóbulos rojos.
Constituye una fase vital que exige la integración de los sistemas respiratorio y circulatorio y su adecuada compresión es fundamental para el ejercicio clínico.
Transporte de oxígeno: el consumo de oxígeno en reposo de un individuo normal es alrededor de 250 ml/min y en ejercicio intenso puede aumentar más de 10 veces. El oxígeno atmosférico es la fuente del oxígeno que se consume al nivel de las mitocondrias y llega los alvéolos por efecto de la ventilación. De allí difunde a la sangre del capilar pulmonar y es transportado a las células por el aparato circulatorio. Si bien el oxígeno se disuelve físicamente en el plasma, mas del 99% del gas es transportado en combinación química por la hemoglobina (HB) de los glóbulos rojos.
Antes de entrar al análisis de estos fenómenos definiremos algunos términos usados para referirse al oxígeno en la sangre.
Presión parcial de oxígeno (PO2) las moléculas del oxígeno disuelto en la sangre ejercen una presión, que puede ser medida en clínica con relativa facilidad con electrodos especiales y se expresan en milímetros de mercurio (mmhg) en textos europeos se usa el kilopaskal (kpa) que equivales a 7,5 mm hg en la sangre capilar pulmonar, la presión de oxígeno (PCO2) está determinada por la presión alveolar de oxígeno (PAO2).
Transporte de oxígeno disuelto físicamente en el plasma
El oxígeno disuelto constituye solo una pequeña fracción del contenido total de oxígeno de la sangre y está en directa relación con la presión parcial de oxígeno (ley de henry). Por cada mmhg de presión parcial de oxígeno, se disuelven 0,003 ml de O2 en cada 100 ml de sangre. Por ello, en condiciones normales, con una PAO2 cercana a 100 mmhg, esta cantidad es de 0,3 ml/100 ml sangre, volumen absolutamente insuficiente para los requerimientos metabólicos.
Sin embargo, el oxígeno disuelto tiene una importancia fisiológica considerable ya que su presión es la que determina tanto el grado de saturación de la hemoglobina, como la difusión o movimiento de oxígeno desde la sangre a los tejidos. Además, es la que miden los instrumentos más empleados en clínica.
Transporte de oxígeno combinado con la hemoglobina
La hemoglobina actúa como un vehículo que se carga de oxígeno en los capilares pulmonares y lo transporta a los tejidos. Es una proteína compuesta por la globina y cuatro grupos heme. El grupo heme está constituido por 4 núcleos pirrólicos que tienen en un núcleo central el fe++. En vista de que el O2 se transporta unido al f ++ y cada molécula de hb tiene 4 iones fe ++, cada molécula de hb transporta 4 moléculas de O2, en forma de un compuesto lábil de oxihemoglobina.
Medlineplus, (2019). Link: https://medlineplus.gov/spanish/ency/anatomyvideos/000059.htm
Presiones respiratorias
La medición de las presiones inspiratoria (Pimax) y espiratoria (Pemax) máximas permite evaluar la fuerza de los músculos respiratorios. Son mediciones sencillas, rápidas y no invasivas. Consisten en que el paciente debe generar la máxima presión inspiratoria (a partir de volumen residual) y espiratoria (a partir de capacidad pulmonar total) contra un sistema ocluido.
La Pimax evalúa principalmente la fuerza diafragmática; mientras que Pemax, la de los músculos intercostales y abdominales. Las presiones respiratorias máximas (PRM) resultan de gran utilidad clínica en el diagnóstico y seguimiento de enfermedades que afectan a los músculos respiratorios.
La medición de PRM es una prueba sencilla, de gran utilidad en la práctica de la medicina respiratoria; sin embargo, es dependiente del esfuerzo del paciente, por lo que, además de contar con equipos que cumplan con los estándares internacionales, se requiere ejecutarla de forma estandarizada y con adecuado control de calidad.
Mora, J., (2014). Link: http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0028-37462014000400005
Mecanismos que llevan y se oponen al colapso pulmonar
Colapso pulmonar (neumotórax)
El colapso pulmonar ocurre cuando el aire escapa del pulmón. El aire luego llena el espacio por fuera del pulmón, entre este y la pared torácica. Esta acumulación de aire ejerce presión sobre el pulmón, así que este no se puede expandir tanto como lo hace normalmente cuando usted inspira.
El término médico para esta afección es neumotórax.
El colapso pulmonar puede ser causado por una lesión al pulmón. Las lesiones pueden incluir herida por arma de fuego o cuchillo en el tórax, fractura de una costilla o ciertos procedimientos médicos.
En algunos casos, un colapso pulmonar es causado por ampollas de aire (vesículas) que se rompen, enviando aire hacia el espacio que rodea el pulmón. Esto puede resultar de los cambios de presión del aire como sucede al bucear o viajar a grandes alturas.
Las personas altas y delgadas y los fumadores tienen mayor probabilidad de sufrir un colapso pulmonar.
Las neumopatías también pueden aumentar la probabilidad de sufrir un colapso pulmonar. Estas incluyen:
· Asma
· Enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC)
· Fibrosis quística
· Tuberculosis
· Tos ferina
En algunos casos, un colapso pulmonar ocurre sin ninguna causa. Esto se denomina colapso pulmonar espontáneo.
Los materiales tensioactivos, término sinónimo de surfactante (derivado del término inglés surfactant - Surface active agent - agente activo de superficie), son sustancias que tienen la propiedad de modificar la tensión superficial de la interfase entre dos fases, variando de esta forma sus propiedades mecánicas y elásticas. En concreto, el surfactante pulmonar es capaz de reducir la tensión superficial de la interfase agua-aire desde 70 mN/m (mN/m es la abreviatura de milinewton por metro), que es la tensión superficial del agua a 25 ºC, hasta un valor alrededor de 2 mN/m (téngase en cuenta que la tensión superficial es la energía necesaria para aumentar la superficie en 1 metro cuadrado).
Esta drástica reducción de la tensión superficial resulta ser crucial por dos razones: por un lado, permite la enorme extensión de la superficie de intercambio gaseoso en cada inspiración sin prácticamente esfuerzo. Por otro lado, la práctica anulación de la tensión superficial evita el colapso pulmonar.
Mederos, L., (2018). Link: https://medlineplus.gov/spanish/ency/article/000087.htm
Volúmenes y capacidades pulmonares
Volúmenes pulmonares
El volumen corriente (Tidal volume; TV) es el volumen de gas que se moviliza durante un ciclo respiratorio normal.
El volumen de reserva inspiratoria (Inspiratory reserve volume) es el volumen de gas que puede ser inspirado después de una inspiración normal.
El volumen de reserva espiratoria es el volumen de gas que puede ser espirado después de una espiración normal.
El volumen residual es el volumen de gas que queda después de una espiración máxima.
Capacidades pulmonares
Al describir los procesos del ciclo pulmonar, a veces es deseable considerar juntos dos o más volúmenes pulmonares, estas combinaciones de volúmenes son llamados no capacidades pulmonares:
- · Capacidad inspiratoria (CI): Es la cantidad de aire que una persona puede respirar comenzando en el nivel de una espiración normal y distendiendo al máximo sus pulmones (3.500 ml aproximadamente). CI = VC + VRI
- · Capacidad vital (CV): Es la cantidad de aire que es posible expulsar de los pulmones después de haber inspirado completamente. Son alrededor de 4,6 litros. CV = VRI + VC + VRE
- · Capacidad pulmonar total (CPT): Es el volumen de aire que hay en el aparato respiratorio, después de una inhalación máxima voluntaria. Corresponde a aproximadamente a 6 litros de aire. Es el máximo volumen al que pueden expandirse los pulmones con el máximo esfuerzo posible (aproximadamente 5.800 ml). CPT = VC + VRI + VRE + VR
Valores constantes
- · Volumen corriente: 500 ml
- · Volumen de reserva inspiratorio: 3.000 ml (con esfuerzo inspiratorio)
- · Volumen de reserva espiratorio: 1.000 ml (con esfuerzo espiratorio)
- · Volumen residual: 1.200 ml
- · Capacidad vital: volumen de reserva inspiratorio (3.000 ml) + volumen de reserva espiratoria (1.000 ml) + volumen circulante (500 ml) = 4.500 ml
- · Capacidad inspiratoria: volumen circulante (500 ml) + volumen de reserva inspiratoria (3.000 ml) = 3.500 ml
- · Capacidad espiratoria: volumen circulante (500 ml) + volumen de reserva espiratoria (1.000 ml) = 1.500 ml
- · Capacidad pulmonar total: capacidad vital (4.500 ml) + volumen residual (1.200 ml) = 5.700 ml.
López, J.L., (s.f.). Link: https://www.neumosur.net/files/EB03-07%20PFR%202.pdf
Importancia del volumen residual
La conservación de un cierto volumen de aire en las vías respiratorias cuando ya no somos capaces de expulsar más aire en la espiración forzada, es esencial para mantener un equilibrio en la presión interna de los alvéolos, aspecto vital para que los pulmones puedan mantener su actividad con normalidad.
Si nuestros pulmones no conservaran permanentemente un cierto volumen de aire residual, los alvéolos se vaciarían normalmente, acabando aplastados y con ello colapsados por el aumento de la presión de succión que se produce en su interior para compensar este vacío.
Este volumen de aire residual oscila entre 1 y 1,2 litros de aire según las personas.
A modo de conclusión, los volúmenes respiratorios nos dan información sobre la cantidad de aire que el individuo es capaz de movilizar en relación con los distintos tipos de esfuerzo respiratorio, es decir el aire que se moviliza sin esfuerzo, el que se inhala de manera aislada al forzar la inspiración, o el que se puede expulsar exclusivamente en la espiración forzada.
De este modo, gracias a los volúmenes respiratorios podemos saber si nuestros mecanismos respiratorios fisiológicos funcionan adecuadamente y rinden de acuerdo a sus posibilidades.
El rendimiento de algunos de estos volúmenes puede ser aumentado a través de un cierto entrenamiento respiratorio. Así la relajación de los músculos torácicos y la flexibilización de la caja torácica nos pueden ayudar a aumentar la amplitud de la inspiración, es decir el volumen de reserva inspiratoria (VRI).
Así mismo, el entrenamiento de los músculos espiratorios nos puede ayudar a expulsar una mayor cantidad de aire, mejorando de este modo el volumen de reserva espiratorio.
Fuerzaycontrol, (2018). Link: https://www.fuerzaycontrol.com/el-volumen-respiratorio-corriente-residual-de-reserva-espiratorio/
Formas químicas en la que se transporta el CO2
El CO2 transportado en la sangre de tres maneras: disuelto en el plasma, en forma de bicarbonato y combinado con proteínas como compuestos carbamínicos.
El CO2 disuelto al igual que el oxígeno obedece la Ley de Henry, pero el CO2 es unas 20 veces más soluble que el O2. Como resultado el CO2 disuelto ejerce un papel significativo en el transporte de este gas, ya que cerca del 10% del CO2 que pasa al pulmón desde la sangre se halla en su forma disuelta.
El bicarbonato se forma en la sangre mediante la secuencia siguiente:
CO2 + H2O ~ H2CO3 ~ H+ + HCO3-
La primera reacción es muy lenta en el plasma, pero muy rápida dentro del glóbulo rojo porque este contiene anhidrasa carbónica. La segunda reacción que es la disociación iónica del acido carbónico, se produce con rapidez sin enzimas. Cuando la concentración de estos iones asciende dentro del glóbulo rojo el HCO3- difunde hacia el exterior pero el H+ no puede hacerlo con facilidad porque la membrana eritrocitica es relativamente impermeable a los cationes. Por lo tanto para que se mantenga la electro neutralidad, se difunden iones de cloro (Cl-) hacia el interior del glóbulo rojo desde el plasma en el llamado desplazamiento de cloruro. El desplazamiento del Cl- tiene lugar de acuerdo con el equilibrio de Gibbs-Donnan (equilibrio que se produce entre los iones que pueden atravesar la membrana y los que no son capaces de hacerlo). Algunos de los iones de H+ liberados se fijan a la hemoglobina reducida:
H+ + HbO2 ~ H+ x Hb + O2
Esto sucede porque la Hb reducida es menos ácida que la forma oxigenada.
Por lo tanto, la presencia de Hb reducida en sangre periférica contribuye a la unión de H+ y a la captación de CO2, mientras que la oxigenación en el capilar pulmonar contribuye al desprendimiento de CO2. El hecho de que la desoxigenación de la sangre acreciente su capacidad para transportar CO2 se conoce como efecto Haldane.
Estos acontecimientos asociados con la captación de CO2 por la sangre hacen que aumente el contenido osmolar del glóbulo rojo y por consiguiente, que entre agua en la célula y aumente su volumen. Cuando los glóbulos rojos pasan por los pulmones se contraen ligeramente.
Los compuestos carbamínicos se forman al combinarse en CO2 con los grupos amino terminales de las proteínas sanguíneas. La proteína más importante es la globina de la Hemoglobina y se forma carbaminohemoglobina. Esta reacción se produce rápidamente sin acción enzimática y la Hb reducida fija más CO2 en la forma de carbaminohemoglobina que la HbO2. También en este caso la descarga de O2 en los capilares periféricos facilita la captación de CO2 mientras que la oxigenación tiene el efecto contrario.
Se observa que la curva de disociación del CO2 es mucho más lineal que la curva de disociación del O2, y también que cuanto menor sea la saturación de la Hb por el O2, mayor será la concentración de CO2 para una PCO2 dada. Este efecto Haldane puede explicarse por la mayor capacidad de la hemoglobina reducida para captar los iones H+ que se producen cuando el ácido carbónico se disocia y por la mayor facilidad con la que la Hb reducida forma Carbaminohemoglobina.
La curva de disociación del CO2 tiene mayor pendiente que la del O2. Esto explica la gran diferencia entre la PO2 arterial y la PO2 venosa mixta (en general unos 60 mm Hg) y la pequeña diferencia para la pCO2 (alrededor de 5 mm Hg).
Fundación para la formación e investigación sanitarias de la región de Murcia, (s.f.). Link: http://www.ffis.es/volviendoalobasico/5transporte_de_dixido_de_carbono.html
Espirometría y su aplicación
La espirometría es un estudio rápido e indoloro en el cual se utiliza un dispositivo manual denominado "espirómetro" para medir la cantidad de aire que pueden retener los pulmones de una persona (volumen de aire) y la velocidad de las inhalaciones y las exhalaciones durante la respiración (velocidad del flujo de aire).
Este estudio se utiliza en niños mayores de 5 años. El espirómetro está formado por dos piezas: una boquilla y un tubo que se conecta a una máquina, que registra y muestra los resultados.
La espirometría les indica a los médicos si los pulmones están funcionando correctamente. Se utiliza para ayudar a diagnosticar y monitorear las enfermedades que afectan a los pulmones y dificultan la respiración, como el asma y la fibrosis quística. También puede utilizarse para lo siguiente:
· Determinar la causa de la falta de aire, la tos o la sibilancia
· Monitorear el tratamiento de problemas respiratorios
· Evaluar el funcionamiento de los pulmones antes de una cirugía
Los resultados se registran mientras se realiza la prueba y algunas máquinas están programadas para revisar los resultados y sugerir interpretaciones. Sin embargo, el médico también revisará los resultados y le explicará lo que significan. Los resultados se expresan como porcentajes y suelen considerarse anormales si son inferiores al 80% del valor normal según la edad, el sexo, la altura y el peso de su hijo.
KidsHealth, (2015). Link: https://kidshealth.org/es/parents/spirometry-esp.html
UNIDAD FUNCIONAL RESPIRATORIA
El ciclo respiratorio consta de dos fases la inspiración y la espiración.
Durante la inspiración el aire procedente del exterior penetra por las vías respiratorias superiores e inferiores hasta llegar a las últimas divisiones que son los alveolos. Existen alrededor de 300 millones de alveolos lo cual representa alrededor de 150 millones por cada pulmón.
La unidad funcional respiratoria consta de 3 partes:
• Alveolo.
• Capilares.
• Espacio intersticial.
ALVEOLO
Los alvéolos pulmonares son los divertículos terminales del árbol bronquial, en los que tiene lugar el intercambio gaseoso entre el aire inspirado y la sangre.
Son sacos recubiertos en su pared interna por líquido blanco y pegajoso, pueden tener más de un milímetro de diámetro y agente tensoactivo, hay aproximadamente 300 millones de ellos en todo el aparato respiratorio, ubicados en las terminaciones de los parpados pulmonares.
CAPILARES
Los capilares sanguíneos son los vasos sanguíneos de menor diámetro, están formados solo por una capa de tejido, lo que permite el intercambio de sustancias entre la sangre y las sustancias que se encuentran alrededor de ella.
El calibre de los capilares de las diferentes partes del cuerpo varía dentro de límites relativamente estrechos, entre 8 y 12 micras, y permite el paso con dificultades de las células sanguíneas. En los órganos que están en un estado de actividad funcional mínima, muchos capilares están estrechados de tal modo que apenas circula sangre por ellos.
Espacio intersticial
Esta entre la pared del alveolo y la pared del capilar, normalmente es muy estrecho, de menos de 1 micra de ancho para evitar que exista una gran distancia entre alveolo y capilar y se mantenga una gran velocidad de difusión de gases.
El espacio intersticial drena vía capilares linfáticos, al conducto torácico y a la aurícula derecha. Se calcula que su capacidad máxima de drenaje es cuando existen 25 mmHg de presión en el espacio intersticial.
Si aumenta el volumen y la presión de líquido por encima de esta cifra, rompen las paredes de los alveolos y capilares produciéndose una acumulación de una mezcla de aire, líquido y glóbulos rojos llamada hemoptisis que al ser expulsada por las vías respiratorias sale en forma de espuma sanguinolenta.
Durante la espiración el aire recorre el mismo camino pero en sentido inverso, haciendo salir aire de los alveolos al exterior.
Para lograr esto la caja Torácica debe realizar movimientos inspiratorios y espiratorios determinados por varios músculos que elevan la caja Torácica o la comprimen.
MEMBRANA RESPIRATORIA
Es el conjunto de estructuras que deben cruzar los gases entre el alveolo y el capilar pulmonar. Está compuesta por 6 ítems que son los siguientes yendo desde el alveolo hacia el capilar:
1. Una monocapa de líquido que cubre la superficie interior del alveolo y que contiene el surfactante (dipalmitoillecitina).
2. El epitelio alveolar, formada por neumocitos tipo 1 y neumocitos tipo 2
Este último sintetiza el surfactante.
3. La membrana basal alveolar.
4. El espacio intersticial entre alveolo y capilar pulmonar.
Contiene una delgada capa de líquido. Drena vía capilares linfáticos – conducto torácico – vena cava superior – aurícula derecha.
5. membrana basal capilar.
6. endotelio capilar.
(Alvarado, 2016)https://biofisica6.webnode.es/estandar-iii/fisiologia-de-la-membrana/
REGULACIÓN DE LA RESPIRACIÓN
La respiración es un proceso automático y rítmico mantenido constantemente que puede modificarse bajo el influjo de la voluntad, pudiendo cambiar tanto la profundidad de la respiración como la frecuencia de la misma. La respiración no siempre es un proceso absolutamente regular y rítmico, ya que ha de ir adaptándose constantemente a las necesidades del organismo, para aportar el oxígeno necesario al metabolismo celular y eliminar el anhídrido carbónico producido durante el mismo.
La respiración rítmica basal, o eupnea, está regulada por los centros respiratorios nerviosos situados en el encéfalo que recogen información proveniente del aparato respiratorio y de otras partes del organismo, para dar lugar a una respuesta a través de los órganos efectores o musculatura respiratoria que determinará la profundidad de la respiración, o volumen corriente, y la frecuencia. La corteza cerebral también participa cuando se interviene de forma voluntaria en el proceso respiratorio.
Centros respiratorios
A nivel central, la respiración está controlada por diversas zonas del tronco del encéfalo que se conocen con el nombre de centros respiratorios y que son:
1. Centros bulbares.
2. Centro apnéustico.
3. Centro neumotáxico.
4. Centros superiores.
Los centros bulbares inspiratorios
Se localizan en la región ventrolateral y constituyen el grupo respiratorio dorsal (GRD). Los centros bulbares espiratorios se denominan grupo respiratorio ventral (GRV). Ambos centros son pares y de localización bilateral, con comunicaciones cruzadas lo que les permite actuar sincrónicamente para obtener movimientos respiratorios simétricos, es decir, si uno se activa el otro se inhibe, y viceversa, coordinando el proceso respiratorio.
El centro apnéustico
Se sitúa en la región inferior de la protuberancia, estimula el grupo respiratorio dorsal o centro
inspiratorio bulbar, e induce una inspiración prolongada o apneusis. En condiciones de respiración normal, este centro se encuentra inhibido por el centro neumotáxico situado en la región superior de la protuberancia, que es estimulado por el grupo respiratorio dorsal o centro inspiratorio bulbar.
La corteza cerebral
Modifica la actividad de los centros bulbares y constituye la actividad voluntaria de la respiración, induciendo la hiperventilación o la hipoventilación. La corteza también coordina la actividad contráctil alternada de los músculos inspiratorios y espiratorios para que actúen coordinadamente. El sistema límbico y el hipotálamo influyen sobre el tipo de respiración que se presenta en situaciones de ira o miedo.
Hall John E (2006) http://basesdebiofisica.blogspot.com/2015/09/regulacion-de-la-respiracion.html
VITALOMETRIA
Sirve para medir volúmenes y capacidades tales como:
• Volúmenes de ventilación pulmonar
• Volúmenes de reserva inspiratoria
• Volúmenes de reserva espiratoria
Entre ellos tenemos el:
ESPIROMETRO
La espirometría consta de una serie de pruebas respiratorias sencillas, bajo circunstancias controladas, que miden la magnitud absoluta de las capacidades pulmonares y los volúmenes pulmonares y la rapidez con que éstos pueden ser movilizados (flujos aéreos). Los resultados se representan en forma numérica fundamentados en cálculos sencillos y en forma de impresión gráfica. Existen dos tipos fundamentales de espirometría: simple y forzada.
La gráfica que imprime el espirómetro representa en el eje vertical (las ordenadas) el volumen del flujo de aire (L/s) en función del tiempo, en el eje horizontal (las abscisas).
El Día Mundial de la Espirometría se celebra el 14 de octubre.
Indicaciones
• Evaluar la función pulmonar ante la presencia de síntomas respiratorios.
• Diagnóstico y seguimiento de pacientes con enfermedades respiratorias.
• Evaluar el riesgo de procedimientos quirúrgicos así como la respuesta terapéutica frente a diferentes fármacos o en ensayos clínicos farmacológicos.
• Estudios epidemiológicos que incluyan patología respiratoria.
Contraindicaciones
Toda aquella circunstancia que desaconseje la realización de un esfuerzo físico o que pueda derivar en una mala calidad de la prueba.
(Guayaquil, 2017). Link: http://basesdebiofisica.blogspot.com/2015/09/regulacion-de-la-respiracion.html
Un incremento en la PCO2, en la concentración de h+ de la sangre arterial o una caída de PO2, aumentan la actividad del centro respiratorio, y los cambios en la dirección opuesta tienen un efecto inhibidor ligero. Los efectos de las variaciones en la química sanguínea sobre la ventilación están mediados por los quimiorreceptores respiratorios, células receptoras en el bulbo y en los cuerpos carotídeos y aórticos, sensibles a los cambios en la composición de la sangre, que inician impulsos que estimulan el centro respiratorio. Además del control químico respiratorio básico, otros aferentes proveen controles no químicos para los "ajustes finos" que afectan la respiración en situaciones particulares.
Generan el ritmo respiratorio basal, procesan la información de los sensores y modifican, en consecuencia, su nivel de actividad.
Los controladores o centros respiratorios tienen las siguientes funciones:
Establecer el ritmo de la respiración y actuar como generadores centrales del patrón respiratorio.
Transmitir ese ritmo central a las motoneuronas que inervan los músculos respiratorios.
Ajustar el ritmo respiratorio y de la respuesta motora a las necesidades metabólicas (funciones homeostáticas), así como para cubrir las funciones conductuales y voluntarias (funciones no homeostáticas).
Utilizar el mismo gasto de energía para llevar a cabo varias funciones.
Los experimentos de transección a distintos niveles del SNC permitieron concluir que los centros encargados del control automático del ritmo respiratorio se localizaban en el tronco encefálico; en función estos resultados se hablaba de:
Centro neumotáxico, parte rostral de la protuberancia
Centro apnéustico, en la parte ventral
Serie de centros bulbares (principales responsables del ritmo respiratorio)
Los centros neumotáxico y apnéustico (o centros suprabulbares) se encargan de modular y afinar el centro respiratorio.
Los centros bulbares
Los estudios electrofisiológicos han mostrado la existencia de varios grupos neuronales en distintos núcleos bulbares, capaces de aumentar su actividad (frecuencia de disparo de potenciales de acción) durante la inspiración; sin embargo, a diferencia de lo que ocurre en el corazón, no parece que haya un grupo único de células marcapasos en el bulbo donde se origina el ritmo respiratorio básico; por el contrario, el patrón de inspiración-espiración es generado neuronas interconectadas, las cuales forman redes que actúan como circuitos oscilantes.
Durante la inspiración, entre dichas redes, la frecuencia de disparo aumenta en varias células (en distintos puntos), mientras que en la espiración otros grupos se activan.
Las neuronas que constituyen el CPG, se localizan de forma más o menos difusa bilateralmente en el bulbo y forman parte de, al menos, 2 grupos de núcleos: respiratorio dorsal y respiratorio ventral.
Grupo respiratorio dorsal: Está formado por neuronas localizadas en la región dorso medial del bulbo y forma parte del núcleo del tracto solitario (nTS). Contiene fundamentalmente neuronas inspiratorias de distintos tipos, clasificadas teniendo en cuenta el momento de la inspiración en el que aumenta su actividad y el patrón de esta.
Funciones: Envían proyecciones a las motoneuronas de los nervios frénicos e intercostales y son, por tanto, las responsables de la actividad mantenida del diafragma durante la inspiración; también establecen conexiones con el grupo respiratorio ventral.
Núcleo del tracto solitario
Constituye la principal proyección de vías aferentes viscerales de los nervios glosofaríngeo y vago, que llevan informaciones de la PO2, PCO2 y el pH (proveniente de los quimiorreceptores periféricos) y de la presión arterial sistémica (desde los barorreceptores aórticos).
El vago traslada información desde los receptores de estiramiento pulmonar, de modo que la localización del grupo respiratorio dorsal en el núcleo del tracto solitario, indica que es el lugar de integración de muchos reflejos cardiopulmonares que afectan el ritmo respiratorio.
Grupo respiratorio ventral (GRV): Su distribución anatómica es más difusa que la del dorsal y está constituido por agregados de células que se extienden longitudinalmente por el bulbo, desde su zona caudal hasta la más rostral.
Se puede dividir en tres regiones:
• Parte caudal, denominada núcleo retroambiguo (GRV caudal o nRA), por su relación con el núcleo ambiguo (nA) contiene fundamentalmente neuronas espiratorias. Las zonas de muchas de estas neuronas establecen sinapsis con las motoneuronas que controlan los músculos espiratorios intercostales y abdominales (espiración forzada).
• Parte intermedia, denominada núcleo paraambiguo (GRV intermedio o nPA). Por su distribución paralela al núcleo ambiguo contiene fundamentalmente neuronas inspiratorias, pero incluye también las propiobulbares, las cuales coordinan la actividad de los músculos respiratorios con el control de la resistencia de las vías aéreas superiores y desempeñan una función clave dentro del CPG.
• Parte más rostral (GVR rostral), se localiza en la vecindad del núcleo retrofacial (nRF) e incluye una densa población de neuronas que se agrupan y forman el llamado complejo de Bötzinger.
Constitución del complejo de Bötzinger
Está formado por diversos tipos funcionales de neuronas espiratorias, algunas motoneuronas que inervan la laringe y la faringe, otras son interneuronas.
Recientemente ha sido identificado el complejo de pre_Bötzinger, pues en esta zona se localiza el CPG, ya que es capaz de generar un ritmo respiratorio, incluso en preparaciones aisladas, y su lesión da lugar a alteraciones del ritmo, tanto in vivo como in vitro.
Complejo de pre-Bötzinger
Contiene hasta 6 tipos de neuronas respiratorias, que debido a sus propiedades intrínsecas y a las interacciones sinápticas que establecen, permiten generar y mantener una actividad cíclica espontánea en forma de salvas de disparos de potenciales de acción; observaciones que indican su función esencial en la génesis del ritmo respiratorio.
El centro apnéustico
Su localización hística aún no está bien precisada, pero parece estar formado por una red neuronal difusa, ubicada en la formación reticular de la protuberancia.
En investigaciones más recientes se precisa que la ablación del centro neumotáxico, al combinarse con la vagotonía, da lugar a una respiración con inspiraciones prolongadas, separadas por espiraciones breves.
Función: Se estima que es el centro o lugar de proyección e integración de diferentes tipos de información aferente, que pueden finalizar la inspiración (interruptor inspiratorio); proceso identificado en inglés con las siglas IO-S (inspiratory-off switch).
Tanto la estimulación vagal, por el aumento del volumen pulmonar, como la del centro neumotáxico activan las neuronas IO-S y hacen que acabe la fase de inspiración.
Cuando este mecanismo se inactiva mediante la supresión de las aferencias vagales y de los centros superiores aparece la apneusis.
Estas neuronas también se estimulan por el aumento de la temperatura corporal y ocasionan la taquipnea (aumento de la frecuencia respiratoria), mecanismo que utilizan algunos animales para disipar calor cuando están hipertérmicos.
Al igual que el centro neumotáxico, el IO-S no parece desempeñar una función crucial en la génesis del ritmo respiratorio básico.
Centro neumotáxico
Está compuesto por neuronas que se agrupan en 2 núcleos, situados en la parte rostral de la protuberancia:
• Núcleo parabraquial medial
• Núcleo de Köliker-Fuse
Función: Modular los centros respiratorios bulbares, pues la estimulación de las neuronas del neumotáxico desactiva la inspiración, regula el volumen inspiratorio y, en consecuencia, la frecuencia respiratoria, lo cual apunta hacia el hecho de que no parece participar en la génesis del ritmo respiratorio, ya que puede existir un patrón normal en su ausencia.
(Barco, 2014). Link: https://ocw.unican.es/mod/page/view.php?id=556
EFECTOS DE LA ELECTRICIDAD EN LOS SERES VIVOS
Efectos físicos inmediatos
Según el tiempo de exposición y la dirección de paso de la corriente eléctrica para una misma intensidad pueden producirse lesiones graves, tales como: asfixia, fibrilación ventricular, quemaduras, lesiones secundarias a consecuencia del choque eléctrico, tales como caídas de altura, golpes, etc., cuya aparición tiene lugar dependiendo de los valores t-Ic.
Efectos Físicos no Inmediatos
Se manifiestan pasado un cierto tiempo después del accidente. Los más habituales son:
Trastornos cardiovasculares:
La descarga eléctrica es susceptible de provocar pérdida del ritmo cardíaco y de la conducción aurículaventricular e interventricular, manifestaciones de insuficiencias coronarias agudas que pueden llegar hasta el infarto de miocardio, además de trastornos únicamente subjetivos como taquicardias, sensaciones vertiginosas, cefaleas rebeldes, etc.
Trastornos nerviosos:
La víctima de un choque eléctrico sufre frecuentemente trastornos nerviosos relacionados con pequeñas hemorragias fruto de la desintegración de la sustancia nerviosa ya sea central o medular. Normalmente el choque eléctrico no hace más que poner de manifiesto un estado patológico anterior. Por otra parte, es muy frecuente también la aparición de neurosis de tipo funcional más o menos graves, pudiendo ser transitorias o permanentes.
Trastornos sensoriales, oculares y auditivos:
Iones de repolarizacion de membrana En la membrana celular hay proteínas especializadas, llamadas canales del sodio, del calcio y del potasio a través de las cuales pasan los iones y están también la bombas del sodio y del calcio que trabajan contra gradiente, debido a la diferencia de concentraciones de iones, a través de las membranas, consumiendo energía; es evidente que cuanto más aumentan las concentraciones del sodio y del calcio en la sangre más aumenta el consumo de energía. La bomba sodio/potasio facilita los desplazamientos de estos iones a través de la membrana y tiene una gran importancia porque mantiene altas las concentraciones de potasio y bajas las del sodio dentro la célula.
Concentraciones altas de potasio dentro de la célula son necesarias para numerosos procesos: uno es la síntesis proteica en los ribosomas; además, numerosas enzimas de la glicolisis requieren potasio, por ejemplo la pirúvico quinasa. La bomba del sodio induce el intercambio de 3 iones de sodio que salen de la célula contra 2 iones de potasio que entran en la célula; dicha bomba está formada por 1318 aminoácidos y está ubicada a lo largo de la membrana celular; así mismo la bomba del calcio (compuesta por una sola proteína de 1220 aminoácidos) expulsa iones calcio de la célula contra el gradiente de concentración, consumiendo energía.
Efectos Sobre El Organismo
Paro cardíaco: Se produce cuando la corriente pasa por el corazón y su efecto en el organismo se traduce en un paro circulatorio por parada cardíaca.
Asfixia: Se produce cuando la corriente eléctrica atraviesa el tórax. El choque eléctrico tetaniza el diafragma torácico y como consecuencia de ello los pulmones no tienen capacidad para aceptar aire ni para expulsarlo.
Este efecto se produce a partir de 25-30 mA.
Quemaduras: Internas o externas por el paso de la intensidad de corriente a través del cuerpo por Efecto Joule o por la proximidad al arco eléctrico. Se producen zonas de necrosis (tejidos muertos), y las quemaduras pueden llegar a alcanzar órganos vecinos profundos, músculos, nervios e inclusos a los huesos.
Tetanización: O contracción muscular. Consiste en la anulación de la capacidad de reacción muscular que impide la separación voluntaria del punto de contacto (los músculos de las manos y los brazos se contraen sin poder relajarse). Normalmente este efecto se produce cuando se superan los 10 mA.
Fibrilación ventricular: Se produce cuando la corriente pasa por el corazón y su efecto en el organismo se traduce en un paro circulatorio por rotura del ritmo cardíaco. El corazón, al funcionar incoordinadamente, no puede bombear sangre a los diferentes tejidos del cuerpo humano. Ello es particularmente grave en los tejidos del cerebro donde es imprescindible una oxigenación continua de los mismos por la sangre. Si el corazón fibrilar el cerebro no puede mandar las acciones directoras sobre órganos vitales del cuerpo, produciéndose unas lesiones que pueden llegar a ser irreversibles, dependiendo del tiempo que esté el corazón fibrilado. Si se logra la recuperación del individuo lesionado, no suelen quedar secuelas permanentes. Para lograr dicha recuperación, hay que conseguir la reanimación cardíaca y respiratoria del afectado en los primeros minutos posteriores al accidente. Se presenta con intensidades del orden de 100 mA. y es reversible si el tiempo es contacto es inferior a 0.1 segundo
La fibrilación se produce cuando el choque eléctrico tiene una duración superior a 0.15 segundos, el 20% de la duración total del ciclo cardíaco medio del hombre, que es de 0.75 segundos.
Lesiones permanentes: Producidas por destrucción de la parte afectada del sistema nervioso (parálisis, contracturas permanentes, etc.)
Se fija el tiempo máximo de funcionamiento de los dispositivos de corte automático en función de la tensión de contacto esperada:
Por encima de estos valores se presenta fibrilación ventricular y por debajo no se presentan efectos peligrosos.
(Macías, 2017). Link: https://losmundosdebrana.com/2014/11/25/efectos-de-la-corriente-electrica-en-el-cuerpo-humano-ii-la-edad-de-la-gran-potencia/
LA UTILIDAD DE LA BOMBA DE NA Y K
La bomba Na:K es un sistema de transporte de íons Sodio (Na) para fuera de la célula, y de íons Potasio ( K) para dentro de la misma. Realmente poco Sodio sale, o entra, en la célula por el sistema de Ósmosis. Si la ósmosis fuera eficaz, ella haría con que la cantidad de Sodio fuese la misma dentro y fuera de las células. Pero no es lo que pasa: el Sodio está en mayor cantidad fuera de la célula (142 mEq/l) y en menor dentro de la célula (10 mEq/l). Es por eso que la mayoría del Sodio sale de la célula para un sistema llamado" transporte activo " dónde la presencia del Potasio y el uso de energía, son esenciales.
La bomba sodio-potasio funciona de manera asimétrica, de tal suerte que la corriente sódica de salida es de mayor magnitud que la corriente de entrada potásica. Como consecuencia de este funcionamiento asimétrico se genera el potencial de reposo transmembrana. En cuanto a la salida de calcio, también intervendría una bomba que utiliza energía proveniente de la degradación del ATP. La salida del calcio depende de la gradiente de concentración de sodio y por consiguiente es influida por la bomba sodio-potasio.
La salida del Sodio (Na+) de la célula, hace con que el líquido extracelular tenga un mayor potencial eléctrico positivo. Eso atraerá los íons negativos (Cloro, etc.) para fuera de la célula. Con más Na+ y Cl - fuera de la célula, el agua saldrá de dentro de la célula, por ósmosis, evitando el entumecimiento arriba de lo normal.
De esa manera podemos entender la importancia del Potasio en la alimentación de las personas, porque su deficiencia daña el funcionamiento de la bomba Na+ :K+ que es esencial a la vida normal de todas las células del cuerpo humano. El Magnesio también es muy importante porque es parte de la molécula de energía (Mg-ATP), esencial al funcionamiento de ese sistema.
Por ejemplo: En las personas hipertensas, la sal debe ser poco consumida, porque ella aumenta la cantidad de agua en el organismo y en consecuencia aumenta la presión arterial. Estos factores aumentan el flujo de agua para dentro de la célula y la bomba Na+: K+ debe ser muy eficaz para intentar evitar el entumecimiento de la célula e su posible muerte. Si no hay un buen suministro de Potasio y Magnesio, la bomba Na: K, no trabajará correctamente, llevando a las consecuencias mencionadas. Es por eso, que para las personas hipertensas, son deseables los alimentos con menos Sodio, y más Potasio.
(Alvarado, 2001). Link: http://fcmbiofisica2.blogspot.com/2017/02/unidad-3-la-utilidad-de-la-bomba-de-na.html
FISIOLOGÍA DE LA MEMBRANA
La función de la membrana es la de proteger el interior de la célula frente al líquido extracelular que tiene una composición diferente y de permitir la entrada de nutrientes, iones u otros materiales específicos. También se intercomunica con otras células a través de las hormonas, neurotransmisores, enzimas, anticuerpos, etc.
Gradiente electroquímico:
El gradiente electroquímico es debido a que el número de iones (partículas cargadas) del líquido extracelular es muy diferente del citosol
Permeabilidad selectiva
La membrana plasmática regula la entrada y salida de materiales, permitiendo la entrada de unos y restringiendo el paso de otros. Esta propiedad se llama permeabilidad selectiva
Solubilidad en los lípidos: Las sustancias que se disuelven en los lípidos (moléculas hidrófobas, no polares) penetran con facilidad en la membrana dado que esta está compuesta en su mayor parte por fosfolípidos.
Tamaño: la mayor parte de las moléculas de gran tamaño no pasan a través de la membrana. Sólo un pequeño número de moléculas no polares de pequeño tamaño pueden atravesar la capa de fosfolípidos
Transportadoras: otras proteínas se unen a la sustancia de un lado de la membrana y la llevan del otro lado donde la liberan.
(Corporation, 2013)
Sonido, Audición y Ondas sonoras.
El Sonido
Desde un punto de vista físico, el sonido es una vibración que se propaga en un medio elástico (sólido, líquido o gaseoso), cuando nos referimos al sonido audible por el oído humano, lo definimos como una sensación percibida en el órgano del oído, producida por la vibración que se propaga en un medio elástico en forma de ondas.
Para que se produzca un sonido es necesaria la existencia de:
• Un emisor o cuerpo vibrante.
• Un medio elástico transmisor de esas vibraciones.
• Un receptor que capte dichas vibraciones.
La Audición
La audición es uno de los cinco sentidos propios de los animales, con características particulares y diferenciadas en cada especie. Este sentido supone procesos fisiológicos y psicológicos y se relaciona con el equilibrio. Nos permite interpretar sonidos, y nos ayuda a comunicarnos; el órgano receptor de este sentido es el oído.
Ondas sonoras y sonido
Las ondas sonoras: son ondas mecánicas longitudinales: mecánicas porque necesitan un medio material para su propagación y longitudinales porque las partículas del medio actúan en la misma dirección en la que se propaga la onda. Ej: Si hacemos el vacío en una campana de vidrio en la que hay un despertador sonando, a medida que va saliendo el aire el sonido se va apagando hasta que desaparece del todo.
Pueden propagarse en medios sólidos, líquidos y gaseosos.
La propagación de una onda sonora consiste en sucesivas compresiones y dilataciones del medio de propagación, producidas por un foco en movimiento vibratorio. Al paso de la onda el medio experimenta variaciones periódicas de presión.
Como el sonido se propaga en forma de ondas, tenemos que saber qué características tiene la onda sonora para ver cómo se comporta.
Sonido: Es la propagación de la vibración de un cuerpo elástico en un medio material. Requiere fuente emisora de ondas sonoras, un medio transmisor, y un receptor o detector de sonidos.
(Lopez, 2018). Link: https://biofisica3punto0jr.wordpress.com/unidad-3/sonido-audicion-y-ondas-sonoras/
La luz y el espectro electromagnético.
A luz es una radiación que se propaga en forma de ondas, sin embargo cuando interacciona con la materia se comporta como un haz de partículas (fotones). La luz se caracteriza por tres razones fundamentales:
1. Se propaga en línea resta
2. Se refleja cuando llega a una superficie reflectante.
3. Cambia de dirección cuando pasa de un medio a otro.
PROPIEDADES DE LA LUZ
La refracción: es el cambio brusco de dirección que sufre la luz al cambiar de medio. Este fenómeno se debe al hecho de que la luz se propaga a diferentes rapideces según el medio por el que viaja. El cambio de dirección es mayor, cuanto mayor es el cambio de rapidez, ya que la luz prefiere recorrer las mayores distancias en su desplazamiento por el medio que vaya más rápido. La ley de Snell relaciona el cambio de ángulo con el cambio de rapidez por medio de los índices de refracción de los medios.
Propagación y difracción: Una de las propiedades de la luz más evidentes a simple vista es que se propaga en línea recta. Lo podemos ver, por ejemplo, en la propagación de un rayo de luz a través de ambientes polvorientos o de atmósferas saturadas. La óptica geométrica parte de esta premisa para predecir la posición de la luz, en un determinado momento, a lo largo de su transmisión.
El Espectro Electromagnético
La naturaleza de la luz ha sido estudiada desde hace muchos años por científicos tan notables como Newton y Max Plank. Para los astrónomos conocer la radiación electromagnética es un elemento clave debido a que toda la información que obtenemos de las estrellas nos llega a través del estudio de la radiación que recibimos de ellas.
(García, 2012). Link: http://www.aitanatp.com/nivel6/luz/propied.htm
Constitución del átomo y modelos atómicos
La descripción básica de la constitución atómica, reconoce la existencia de partículas con carga eléctrica negativa, llamados electrones, los cuales giran en diversas órbitas (niveles de energía) alrededor de un núcleo central con carga eléctrica positiva. El átomo en su conjunto y sin la presencia de perturbaciones externas es eléctricamente neutro.
El núcleo lo componen los protones con carga eléctrica positiva, y los neutrones que no poseen carga eléctrica.
El tamaño de los núcleos atómicos para los diversos elementos está comprendidos entre una cienmilésima y una diezmilésima del tamaño del átomo.
La cantidad de protones y de electrones presentes en cada átomo es la misma. Esta cantidad recibe el nombre de número atómico, y se designa por la letra "Z". A la cantidad total de protones más neutrones presentes en un núcleo atómico se le llaman número másico y se designa por la letra "A".
Si designamos por "X" a un elemento químico cualquiera, su número atómico y másico se representa por la siguiente simbología:
ZxA
Por ejemplo, para el Hidrogeno tenemos: 1H1.
Si bien, todas las características anteriores de la constitución atómica hoy en día son bastante conocidas y aceptadas, a través de la historia han surgido diversos modelos que han intentado dar respuesta sobre la estructura del átomo. Algunos de tales modelos son los siguientes:
El modelo de Thomson.
Thomson sugiere un modelo atómico que tomaba en cuenta la existencia del electrón, descubierto por él en 1897. Su modelo era estático, pues suponía que los electrones estaban en reposo dentro del átomo y que el conjunto era eléctricamente neutro. Con este modelo se podían explicar una gran cantidad de fenómenos atómicos conocidos hasta la fecha. Posteriormente, el descubrimiento de nuevas partículas y los experimentos llevado a cabo por Rutherford demostró la inexactitud de tales ideas.
(Felipe, 2018). Link: http://fcmbiofisica2.blogspot.com/2017/02/unidad-3-constitucion-del-atomo-y.html
RADIACIÓN Y RADIOBIOLOGÍA
En física entendemos la radiación simplemente como la propagación de energía a través de un medio material o del vacío. Esta energía puede viajar transmitida en forma de ondas o viajar como partículas. Es decir, se considera radiación tanto un rayo de luz procedente del sol como un haz de protones recorriendo el LHC.
Existen ondas que necesitan un medio material para viajar, como las ondas sonoras; y las que se pueden propagar por el vacío, como las ondas electromagnéticas. Por tanto, cualquier tipo de luz se trata de una radiación por ser una onda electromagnética.
Las partículas pueden viajar tanto en medios materiales como en el vacío, y normalmente no reciben ningún nombre en especial salvo dos tipos de radiaciones de partículas: la radiación alfa y la radiación beta. La alfa son núcleos de helio, es decir dos protones y dos neutrones, mientras que la beta son electrones o positrones (antipartícula del electrón).
Radiobiología
La radiobiología es la ciencia que estudia los fenómenos que se producen en los seres vivos, tras la absorción de energía procedente de las radiaciones ionizantes. La radiobiología es estudiada por físicos, químicos, biólogos y médicos, porque su campo de conocimientos abarca estas ciencias.
Radioprotección: poder utilizar esas radiaciones de forma segura en todas las aplicaciones médicas o industriales que las requieran.
Radioterapia: utilizarlas de forma efectiva en el tratamiento del cáncer, lesionando lo menos posible el tejido humano normal.
(Pastor, 2013). Link: http://separatasbiofisicajohannahidalgo.blogspot.com/p/radiaciony-radiobiologia.html
BIBLIOGRAFÍA
UNIDAD 3
UNIDAD RESPIRATORIA- MEMBRANA RESPIRATORIA
UNIDAD FUNCIONAL RESPIRATORIA
El ciclo respiratorio consta de dos fases la inspiración y la espiración.
Durante la inspiración el aire procedente del exterior penetra por las vías respiratorias superiores e inferiores hasta llegar a las últimas divisiones que son los alveolos. Existen alrededor de 300 millones de alveolos lo cual representa alrededor de 150 millones por cada pulmón.
La unidad funcional respiratoria consta de 3 partes:
• Alveolo.
• Capilares.
• Espacio intersticial.
ALVEOLO
Los alvéolos pulmonares son los divertículos terminales del árbol bronquial, en los que tiene lugar el intercambio gaseoso entre el aire inspirado y la sangre.
Son sacos recubiertos en su pared interna por líquido blanco y pegajoso, pueden tener más de un milímetro de diámetro y agente tensoactivo, hay aproximadamente 300 millones de ellos en todo el aparato respiratorio, ubicados en las terminaciones de los parpados pulmonares.
CAPILARES
Los capilares sanguíneos son los vasos sanguíneos de menor diámetro, están formados solo por una capa de tejido, lo que permite el intercambio de sustancias entre la sangre y las sustancias que se encuentran alrededor de ella.
El calibre de los capilares de las diferentes partes del cuerpo varía dentro de límites relativamente estrechos, entre 8 y 12 micras, y permite el paso con dificultades de las células sanguíneas. En los órganos que están en un estado de actividad funcional mínima, muchos capilares están estrechados de tal modo que apenas circula sangre por ellos.
Espacio intersticial
Esta entre la pared del alveolo y la pared del capilar, normalmente es muy estrecho, de menos de 1 micra de ancho para evitar que exista una gran distancia entre alveolo y capilar y se mantenga una gran velocidad de difusión de gases.
El espacio intersticial drena vía capilares linfáticos, al conducto torácico y a la aurícula derecha. Se calcula que su capacidad máxima de drenaje es cuando existen 25 mmHg de presión en el espacio intersticial.
Si aumenta el volumen y la presión de líquido por encima de esta cifra, rompen las paredes de los alveolos y capilares produciéndose una acumulación de una mezcla de aire, líquido y glóbulos rojos llamada hemoptisis que al ser expulsada por las vías respiratorias sale en forma de espuma sanguinolenta.
Durante la espiración el aire recorre el mismo camino pero en sentido inverso, haciendo salir aire de los alveolos al exterior.
Para lograr esto la caja Torácica debe realizar movimientos inspiratorios y espiratorios determinados por varios músculos que elevan la caja Torácica o la comprimen.
MEMBRANA RESPIRATORIA
Es el conjunto de estructuras que deben cruzar los gases entre el alveolo y el capilar pulmonar. Está compuesta por 6 ítems que son los siguientes yendo desde el alveolo hacia el capilar:
1. Una monocapa de líquido que cubre la superficie interior del alveolo y que contiene el surfactante (dipalmitoillecitina).
2. El epitelio alveolar, formada por neumocitos tipo 1 y neumocitos tipo 2
Este último sintetiza el surfactante.
3. La membrana basal alveolar.
4. El espacio intersticial entre alveolo y capilar pulmonar.
Contiene una delgada capa de líquido. Drena vía capilares linfáticos – conducto torácico – vena cava superior – aurícula derecha.
5. membrana basal capilar.
6. endotelio capilar.
(Alvarado, 2016)https://biofisica6.webnode.es/estandar-iii/fisiologia-de-la-membrana/
REGULACIÓN DE LA RESPIRACIÓN – VITALOMETRIA
REGULACIÓN DE LA RESPIRACIÓN
La respiración es un proceso automático y rítmico mantenido constantemente que puede modificarse bajo el influjo de la voluntad, pudiendo cambiar tanto la profundidad de la respiración como la frecuencia de la misma. La respiración no siempre es un proceso absolutamente regular y rítmico, ya que ha de ir adaptándose constantemente a las necesidades del organismo, para aportar el oxígeno necesario al metabolismo celular y eliminar el anhídrido carbónico producido durante el mismo.
La respiración rítmica basal, o eupnea, está regulada por los centros respiratorios nerviosos situados en el encéfalo que recogen información proveniente del aparato respiratorio y de otras partes del organismo, para dar lugar a una respuesta a través de los órganos efectores o musculatura respiratoria que determinará la profundidad de la respiración, o volumen corriente, y la frecuencia. La corteza cerebral también participa cuando se interviene de forma voluntaria en el proceso respiratorio.
Centros respiratorios
A nivel central, la respiración está controlada por diversas zonas del tronco del encéfalo que se conocen con el nombre de centros respiratorios y que son:
1. Centros bulbares.
2. Centro apnéustico.
3. Centro neumotáxico.
4. Centros superiores.
Los centros bulbares inspiratorios
Se localizan en la región ventrolateral y constituyen el grupo respiratorio dorsal (GRD). Los centros bulbares espiratorios se denominan grupo respiratorio ventral (GRV). Ambos centros son pares y de localización bilateral, con comunicaciones cruzadas lo que les permite actuar sincrónicamente para obtener movimientos respiratorios simétricos, es decir, si uno se activa el otro se inhibe, y viceversa, coordinando el proceso respiratorio.
El centro apnéustico
Se sitúa en la región inferior de la protuberancia, estimula el grupo respiratorio dorsal o centro
inspiratorio bulbar, e induce una inspiración prolongada o apneusis. En condiciones de respiración normal, este centro se encuentra inhibido por el centro neumotáxico situado en la región superior de la protuberancia, que es estimulado por el grupo respiratorio dorsal o centro inspiratorio bulbar.
La corteza cerebral
Modifica la actividad de los centros bulbares y constituye la actividad voluntaria de la respiración, induciendo la hiperventilación o la hipoventilación. La corteza también coordina la actividad contráctil alternada de los músculos inspiratorios y espiratorios para que actúen coordinadamente. El sistema límbico y el hipotálamo influyen sobre el tipo de respiración que se presenta en situaciones de ira o miedo.
Hall John E (2006) http://basesdebiofisica.blogspot.com/2015/09/regulacion-de-la-respiracion.html
VITALOMETRIA
Sirve para medir volúmenes y capacidades tales como:
• Volúmenes de ventilación pulmonar
• Volúmenes de reserva inspiratoria
• Volúmenes de reserva espiratoria
Entre ellos tenemos el:
ESPIROMETRO
La espirometría consta de una serie de pruebas respiratorias sencillas, bajo circunstancias controladas, que miden la magnitud absoluta de las capacidades pulmonares y los volúmenes pulmonares y la rapidez con que éstos pueden ser movilizados (flujos aéreos). Los resultados se representan en forma numérica fundamentados en cálculos sencillos y en forma de impresión gráfica. Existen dos tipos fundamentales de espirometría: simple y forzada.
La gráfica que imprime el espirómetro representa en el eje vertical (las ordenadas) el volumen del flujo de aire (L/s) en función del tiempo, en el eje horizontal (las abscisas).
El Día Mundial de la Espirometría se celebra el 14 de octubre.
Indicaciones
• Evaluar la función pulmonar ante la presencia de síntomas respiratorios.
• Diagnóstico y seguimiento de pacientes con enfermedades respiratorias.
• Evaluar el riesgo de procedimientos quirúrgicos así como la respuesta terapéutica frente a diferentes fármacos o en ensayos clínicos farmacológicos.
• Estudios epidemiológicos que incluyan patología respiratoria.
Contraindicaciones
Toda aquella circunstancia que desaconseje la realización de un esfuerzo físico o que pueda derivar en una mala calidad de la prueba.
(Guayaquil, 2017). Link: http://basesdebiofisica.blogspot.com/2015/09/regulacion-de-la-respiracion.html
REGULACIÓN DE LA ACTIVIDAD DEL CENTRO RESPIRATORIO
Un incremento en la PCO2, en la concentración de h+ de la sangre arterial o una caída de PO2, aumentan la actividad del centro respiratorio, y los cambios en la dirección opuesta tienen un efecto inhibidor ligero. Los efectos de las variaciones en la química sanguínea sobre la ventilación están mediados por los quimiorreceptores respiratorios, células receptoras en el bulbo y en los cuerpos carotídeos y aórticos, sensibles a los cambios en la composición de la sangre, que inician impulsos que estimulan el centro respiratorio. Además del control químico respiratorio básico, otros aferentes proveen controles no químicos para los "ajustes finos" que afectan la respiración en situaciones particulares.
Generan el ritmo respiratorio basal, procesan la información de los sensores y modifican, en consecuencia, su nivel de actividad.
Los controladores o centros respiratorios tienen las siguientes funciones:
Establecer el ritmo de la respiración y actuar como generadores centrales del patrón respiratorio.
Transmitir ese ritmo central a las motoneuronas que inervan los músculos respiratorios.
Ajustar el ritmo respiratorio y de la respuesta motora a las necesidades metabólicas (funciones homeostáticas), así como para cubrir las funciones conductuales y voluntarias (funciones no homeostáticas).
Utilizar el mismo gasto de energía para llevar a cabo varias funciones.
Los experimentos de transección a distintos niveles del SNC permitieron concluir que los centros encargados del control automático del ritmo respiratorio se localizaban en el tronco encefálico; en función estos resultados se hablaba de:
Centro neumotáxico, parte rostral de la protuberancia
Centro apnéustico, en la parte ventral
Serie de centros bulbares (principales responsables del ritmo respiratorio)
Los centros neumotáxico y apnéustico (o centros suprabulbares) se encargan de modular y afinar el centro respiratorio.
Los centros bulbares
Los estudios electrofisiológicos han mostrado la existencia de varios grupos neuronales en distintos núcleos bulbares, capaces de aumentar su actividad (frecuencia de disparo de potenciales de acción) durante la inspiración; sin embargo, a diferencia de lo que ocurre en el corazón, no parece que haya un grupo único de células marcapasos en el bulbo donde se origina el ritmo respiratorio básico; por el contrario, el patrón de inspiración-espiración es generado neuronas interconectadas, las cuales forman redes que actúan como circuitos oscilantes.
Durante la inspiración, entre dichas redes, la frecuencia de disparo aumenta en varias células (en distintos puntos), mientras que en la espiración otros grupos se activan.
Las neuronas que constituyen el CPG, se localizan de forma más o menos difusa bilateralmente en el bulbo y forman parte de, al menos, 2 grupos de núcleos: respiratorio dorsal y respiratorio ventral.
Grupo respiratorio dorsal: Está formado por neuronas localizadas en la región dorso medial del bulbo y forma parte del núcleo del tracto solitario (nTS). Contiene fundamentalmente neuronas inspiratorias de distintos tipos, clasificadas teniendo en cuenta el momento de la inspiración en el que aumenta su actividad y el patrón de esta.
Funciones: Envían proyecciones a las motoneuronas de los nervios frénicos e intercostales y son, por tanto, las responsables de la actividad mantenida del diafragma durante la inspiración; también establecen conexiones con el grupo respiratorio ventral.
Núcleo del tracto solitario
Constituye la principal proyección de vías aferentes viscerales de los nervios glosofaríngeo y vago, que llevan informaciones de la PO2, PCO2 y el pH (proveniente de los quimiorreceptores periféricos) y de la presión arterial sistémica (desde los barorreceptores aórticos).
El vago traslada información desde los receptores de estiramiento pulmonar, de modo que la localización del grupo respiratorio dorsal en el núcleo del tracto solitario, indica que es el lugar de integración de muchos reflejos cardiopulmonares que afectan el ritmo respiratorio.
Grupo respiratorio ventral (GRV): Su distribución anatómica es más difusa que la del dorsal y está constituido por agregados de células que se extienden longitudinalmente por el bulbo, desde su zona caudal hasta la más rostral.
Se puede dividir en tres regiones:
• Parte caudal, denominada núcleo retroambiguo (GRV caudal o nRA), por su relación con el núcleo ambiguo (nA) contiene fundamentalmente neuronas espiratorias. Las zonas de muchas de estas neuronas establecen sinapsis con las motoneuronas que controlan los músculos espiratorios intercostales y abdominales (espiración forzada).
• Parte intermedia, denominada núcleo paraambiguo (GRV intermedio o nPA). Por su distribución paralela al núcleo ambiguo contiene fundamentalmente neuronas inspiratorias, pero incluye también las propiobulbares, las cuales coordinan la actividad de los músculos respiratorios con el control de la resistencia de las vías aéreas superiores y desempeñan una función clave dentro del CPG.
• Parte más rostral (GVR rostral), se localiza en la vecindad del núcleo retrofacial (nRF) e incluye una densa población de neuronas que se agrupan y forman el llamado complejo de Bötzinger.
Constitución del complejo de Bötzinger
Está formado por diversos tipos funcionales de neuronas espiratorias, algunas motoneuronas que inervan la laringe y la faringe, otras son interneuronas.
Recientemente ha sido identificado el complejo de pre_Bötzinger, pues en esta zona se localiza el CPG, ya que es capaz de generar un ritmo respiratorio, incluso en preparaciones aisladas, y su lesión da lugar a alteraciones del ritmo, tanto in vivo como in vitro.
Complejo de pre-Bötzinger
Contiene hasta 6 tipos de neuronas respiratorias, que debido a sus propiedades intrínsecas y a las interacciones sinápticas que establecen, permiten generar y mantener una actividad cíclica espontánea en forma de salvas de disparos de potenciales de acción; observaciones que indican su función esencial en la génesis del ritmo respiratorio.
El centro apnéustico
Su localización hística aún no está bien precisada, pero parece estar formado por una red neuronal difusa, ubicada en la formación reticular de la protuberancia.
En investigaciones más recientes se precisa que la ablación del centro neumotáxico, al combinarse con la vagotonía, da lugar a una respiración con inspiraciones prolongadas, separadas por espiraciones breves.
Función: Se estima que es el centro o lugar de proyección e integración de diferentes tipos de información aferente, que pueden finalizar la inspiración (interruptor inspiratorio); proceso identificado en inglés con las siglas IO-S (inspiratory-off switch).
Tanto la estimulación vagal, por el aumento del volumen pulmonar, como la del centro neumotáxico activan las neuronas IO-S y hacen que acabe la fase de inspiración.
Cuando este mecanismo se inactiva mediante la supresión de las aferencias vagales y de los centros superiores aparece la apneusis.
Estas neuronas también se estimulan por el aumento de la temperatura corporal y ocasionan la taquipnea (aumento de la frecuencia respiratoria), mecanismo que utilizan algunos animales para disipar calor cuando están hipertérmicos.
Al igual que el centro neumotáxico, el IO-S no parece desempeñar una función crucial en la génesis del ritmo respiratorio básico.
Centro neumotáxico
Está compuesto por neuronas que se agrupan en 2 núcleos, situados en la parte rostral de la protuberancia:
• Núcleo parabraquial medial
• Núcleo de Köliker-Fuse
Función: Modular los centros respiratorios bulbares, pues la estimulación de las neuronas del neumotáxico desactiva la inspiración, regula el volumen inspiratorio y, en consecuencia, la frecuencia respiratoria, lo cual apunta hacia el hecho de que no parece participar en la génesis del ritmo respiratorio, ya que puede existir un patrón normal en su ausencia.
(Barco, 2014). Link: https://ocw.unican.es/mod/page/view.php?id=556
EFECTOS DE LA ELECTRICIDAD EN LOS SERES VIVOS
Efectos físicos inmediatos
Según el tiempo de exposición y la dirección de paso de la corriente eléctrica para una misma intensidad pueden producirse lesiones graves, tales como: asfixia, fibrilación ventricular, quemaduras, lesiones secundarias a consecuencia del choque eléctrico, tales como caídas de altura, golpes, etc., cuya aparición tiene lugar dependiendo de los valores t-Ic.
Efectos Físicos no Inmediatos
Se manifiestan pasado un cierto tiempo después del accidente. Los más habituales son:
Trastornos cardiovasculares:
La descarga eléctrica es susceptible de provocar pérdida del ritmo cardíaco y de la conducción aurículaventricular e interventricular, manifestaciones de insuficiencias coronarias agudas que pueden llegar hasta el infarto de miocardio, además de trastornos únicamente subjetivos como taquicardias, sensaciones vertiginosas, cefaleas rebeldes, etc.
Trastornos nerviosos:
La víctima de un choque eléctrico sufre frecuentemente trastornos nerviosos relacionados con pequeñas hemorragias fruto de la desintegración de la sustancia nerviosa ya sea central o medular. Normalmente el choque eléctrico no hace más que poner de manifiesto un estado patológico anterior. Por otra parte, es muy frecuente también la aparición de neurosis de tipo funcional más o menos graves, pudiendo ser transitorias o permanentes.
Trastornos sensoriales, oculares y auditivos:
Iones de repolarizacion de membrana En la membrana celular hay proteínas especializadas, llamadas canales del sodio, del calcio y del potasio a través de las cuales pasan los iones y están también la bombas del sodio y del calcio que trabajan contra gradiente, debido a la diferencia de concentraciones de iones, a través de las membranas, consumiendo energía; es evidente que cuanto más aumentan las concentraciones del sodio y del calcio en la sangre más aumenta el consumo de energía. La bomba sodio/potasio facilita los desplazamientos de estos iones a través de la membrana y tiene una gran importancia porque mantiene altas las concentraciones de potasio y bajas las del sodio dentro la célula.
Concentraciones altas de potasio dentro de la célula son necesarias para numerosos procesos: uno es la síntesis proteica en los ribosomas; además, numerosas enzimas de la glicolisis requieren potasio, por ejemplo la pirúvico quinasa. La bomba del sodio induce el intercambio de 3 iones de sodio que salen de la célula contra 2 iones de potasio que entran en la célula; dicha bomba está formada por 1318 aminoácidos y está ubicada a lo largo de la membrana celular; así mismo la bomba del calcio (compuesta por una sola proteína de 1220 aminoácidos) expulsa iones calcio de la célula contra el gradiente de concentración, consumiendo energía.
Efectos Sobre El Organismo
Paro cardíaco: Se produce cuando la corriente pasa por el corazón y su efecto en el organismo se traduce en un paro circulatorio por parada cardíaca.
Asfixia: Se produce cuando la corriente eléctrica atraviesa el tórax. El choque eléctrico tetaniza el diafragma torácico y como consecuencia de ello los pulmones no tienen capacidad para aceptar aire ni para expulsarlo.
Este efecto se produce a partir de 25-30 mA.
Quemaduras: Internas o externas por el paso de la intensidad de corriente a través del cuerpo por Efecto Joule o por la proximidad al arco eléctrico. Se producen zonas de necrosis (tejidos muertos), y las quemaduras pueden llegar a alcanzar órganos vecinos profundos, músculos, nervios e inclusos a los huesos.
Tetanización: O contracción muscular. Consiste en la anulación de la capacidad de reacción muscular que impide la separación voluntaria del punto de contacto (los músculos de las manos y los brazos se contraen sin poder relajarse). Normalmente este efecto se produce cuando se superan los 10 mA.
Fibrilación ventricular: Se produce cuando la corriente pasa por el corazón y su efecto en el organismo se traduce en un paro circulatorio por rotura del ritmo cardíaco. El corazón, al funcionar incoordinadamente, no puede bombear sangre a los diferentes tejidos del cuerpo humano. Ello es particularmente grave en los tejidos del cerebro donde es imprescindible una oxigenación continua de los mismos por la sangre. Si el corazón fibrilar el cerebro no puede mandar las acciones directoras sobre órganos vitales del cuerpo, produciéndose unas lesiones que pueden llegar a ser irreversibles, dependiendo del tiempo que esté el corazón fibrilado. Si se logra la recuperación del individuo lesionado, no suelen quedar secuelas permanentes. Para lograr dicha recuperación, hay que conseguir la reanimación cardíaca y respiratoria del afectado en los primeros minutos posteriores al accidente. Se presenta con intensidades del orden de 100 mA. y es reversible si el tiempo es contacto es inferior a 0.1 segundo
La fibrilación se produce cuando el choque eléctrico tiene una duración superior a 0.15 segundos, el 20% de la duración total del ciclo cardíaco medio del hombre, que es de 0.75 segundos.
Lesiones permanentes: Producidas por destrucción de la parte afectada del sistema nervioso (parálisis, contracturas permanentes, etc.)
Se fija el tiempo máximo de funcionamiento de los dispositivos de corte automático en función de la tensión de contacto esperada:
Por encima de estos valores se presenta fibrilación ventricular y por debajo no se presentan efectos peligrosos.
(Macías, 2017). Link: https://losmundosdebrana.com/2014/11/25/efectos-de-la-corriente-electrica-en-el-cuerpo-humano-ii-la-edad-de-la-gran-potencia/
LA UTILIDAD DE LA BOMBA DE NA Y K
La bomba Na:K es un sistema de transporte de íons Sodio (Na) para fuera de la célula, y de íons Potasio ( K) para dentro de la misma. Realmente poco Sodio sale, o entra, en la célula por el sistema de Ósmosis. Si la ósmosis fuera eficaz, ella haría con que la cantidad de Sodio fuese la misma dentro y fuera de las células. Pero no es lo que pasa: el Sodio está en mayor cantidad fuera de la célula (142 mEq/l) y en menor dentro de la célula (10 mEq/l). Es por eso que la mayoría del Sodio sale de la célula para un sistema llamado" transporte activo " dónde la presencia del Potasio y el uso de energía, son esenciales.
La bomba sodio-potasio funciona de manera asimétrica, de tal suerte que la corriente sódica de salida es de mayor magnitud que la corriente de entrada potásica. Como consecuencia de este funcionamiento asimétrico se genera el potencial de reposo transmembrana. En cuanto a la salida de calcio, también intervendría una bomba que utiliza energía proveniente de la degradación del ATP. La salida del calcio depende de la gradiente de concentración de sodio y por consiguiente es influida por la bomba sodio-potasio.
La salida del Sodio (Na+) de la célula, hace con que el líquido extracelular tenga un mayor potencial eléctrico positivo. Eso atraerá los íons negativos (Cloro, etc.) para fuera de la célula. Con más Na+ y Cl - fuera de la célula, el agua saldrá de dentro de la célula, por ósmosis, evitando el entumecimiento arriba de lo normal.
De esa manera podemos entender la importancia del Potasio en la alimentación de las personas, porque su deficiencia daña el funcionamiento de la bomba Na+ :K+ que es esencial a la vida normal de todas las células del cuerpo humano. El Magnesio también es muy importante porque es parte de la molécula de energía (Mg-ATP), esencial al funcionamiento de ese sistema.
Por ejemplo: En las personas hipertensas, la sal debe ser poco consumida, porque ella aumenta la cantidad de agua en el organismo y en consecuencia aumenta la presión arterial. Estos factores aumentan el flujo de agua para dentro de la célula y la bomba Na+: K+ debe ser muy eficaz para intentar evitar el entumecimiento de la célula e su posible muerte. Si no hay un buen suministro de Potasio y Magnesio, la bomba Na: K, no trabajará correctamente, llevando a las consecuencias mencionadas. Es por eso, que para las personas hipertensas, son deseables los alimentos con menos Sodio, y más Potasio.
(Alvarado, 2001). Link: http://fcmbiofisica2.blogspot.com/2017/02/unidad-3-la-utilidad-de-la-bomba-de-na.html
FISIOLOGÍA DE LA MEMBRANA
La función de la membrana es la de proteger el interior de la célula frente al líquido extracelular que tiene una composición diferente y de permitir la entrada de nutrientes, iones u otros materiales específicos. También se intercomunica con otras células a través de las hormonas, neurotransmisores, enzimas, anticuerpos, etc.
Gradiente electroquímico:
El gradiente electroquímico es debido a que el número de iones (partículas cargadas) del líquido extracelular es muy diferente del citosol
Permeabilidad selectiva
La membrana plasmática regula la entrada y salida de materiales, permitiendo la entrada de unos y restringiendo el paso de otros. Esta propiedad se llama permeabilidad selectiva
Solubilidad en los lípidos: Las sustancias que se disuelven en los lípidos (moléculas hidrófobas, no polares) penetran con facilidad en la membrana dado que esta está compuesta en su mayor parte por fosfolípidos.
Tamaño: la mayor parte de las moléculas de gran tamaño no pasan a través de la membrana. Sólo un pequeño número de moléculas no polares de pequeño tamaño pueden atravesar la capa de fosfolípidos
Transportadoras: otras proteínas se unen a la sustancia de un lado de la membrana y la llevan del otro lado donde la liberan.
(Corporation, 2013)
Sonido, Audición y Ondas sonoras.
El Sonido
Desde un punto de vista físico, el sonido es una vibración que se propaga en un medio elástico (sólido, líquido o gaseoso), cuando nos referimos al sonido audible por el oído humano, lo definimos como una sensación percibida en el órgano del oído, producida por la vibración que se propaga en un medio elástico en forma de ondas.
Para que se produzca un sonido es necesaria la existencia de:
• Un emisor o cuerpo vibrante.
• Un medio elástico transmisor de esas vibraciones.
• Un receptor que capte dichas vibraciones.
La Audición
La audición es uno de los cinco sentidos propios de los animales, con características particulares y diferenciadas en cada especie. Este sentido supone procesos fisiológicos y psicológicos y se relaciona con el equilibrio. Nos permite interpretar sonidos, y nos ayuda a comunicarnos; el órgano receptor de este sentido es el oído.
Ondas sonoras y sonido
Las ondas sonoras: son ondas mecánicas longitudinales: mecánicas porque necesitan un medio material para su propagación y longitudinales porque las partículas del medio actúan en la misma dirección en la que se propaga la onda. Ej: Si hacemos el vacío en una campana de vidrio en la que hay un despertador sonando, a medida que va saliendo el aire el sonido se va apagando hasta que desaparece del todo.
Pueden propagarse en medios sólidos, líquidos y gaseosos.
La propagación de una onda sonora consiste en sucesivas compresiones y dilataciones del medio de propagación, producidas por un foco en movimiento vibratorio. Al paso de la onda el medio experimenta variaciones periódicas de presión.
Como el sonido se propaga en forma de ondas, tenemos que saber qué características tiene la onda sonora para ver cómo se comporta.
Sonido: Es la propagación de la vibración de un cuerpo elástico en un medio material. Requiere fuente emisora de ondas sonoras, un medio transmisor, y un receptor o detector de sonidos.
(Lopez, 2018). Link: https://biofisica3punto0jr.wordpress.com/unidad-3/sonido-audicion-y-ondas-sonoras/
La luz y el espectro electromagnético.
A luz es una radiación que se propaga en forma de ondas, sin embargo cuando interacciona con la materia se comporta como un haz de partículas (fotones). La luz se caracteriza por tres razones fundamentales:
1. Se propaga en línea resta
2. Se refleja cuando llega a una superficie reflectante.
3. Cambia de dirección cuando pasa de un medio a otro.
PROPIEDADES DE LA LUZ
La refracción: es el cambio brusco de dirección que sufre la luz al cambiar de medio. Este fenómeno se debe al hecho de que la luz se propaga a diferentes rapideces según el medio por el que viaja. El cambio de dirección es mayor, cuanto mayor es el cambio de rapidez, ya que la luz prefiere recorrer las mayores distancias en su desplazamiento por el medio que vaya más rápido. La ley de Snell relaciona el cambio de ángulo con el cambio de rapidez por medio de los índices de refracción de los medios.
Propagación y difracción: Una de las propiedades de la luz más evidentes a simple vista es que se propaga en línea recta. Lo podemos ver, por ejemplo, en la propagación de un rayo de luz a través de ambientes polvorientos o de atmósferas saturadas. La óptica geométrica parte de esta premisa para predecir la posición de la luz, en un determinado momento, a lo largo de su transmisión.
El Espectro Electromagnético
La naturaleza de la luz ha sido estudiada desde hace muchos años por científicos tan notables como Newton y Max Plank. Para los astrónomos conocer la radiación electromagnética es un elemento clave debido a que toda la información que obtenemos de las estrellas nos llega a través del estudio de la radiación que recibimos de ellas.
(García, 2012). Link: http://www.aitanatp.com/nivel6/luz/propied.htm
Constitución del átomo y modelos atómicos
La descripción básica de la constitución atómica, reconoce la existencia de partículas con carga eléctrica negativa, llamados electrones, los cuales giran en diversas órbitas (niveles de energía) alrededor de un núcleo central con carga eléctrica positiva. El átomo en su conjunto y sin la presencia de perturbaciones externas es eléctricamente neutro.
El núcleo lo componen los protones con carga eléctrica positiva, y los neutrones que no poseen carga eléctrica.
El tamaño de los núcleos atómicos para los diversos elementos está comprendidos entre una cienmilésima y una diezmilésima del tamaño del átomo.
La cantidad de protones y de electrones presentes en cada átomo es la misma. Esta cantidad recibe el nombre de número atómico, y se designa por la letra "Z". A la cantidad total de protones más neutrones presentes en un núcleo atómico se le llaman número másico y se designa por la letra "A".
Si designamos por "X" a un elemento químico cualquiera, su número atómico y másico se representa por la siguiente simbología:
ZxA
Por ejemplo, para el Hidrogeno tenemos: 1H1.
Si bien, todas las características anteriores de la constitución atómica hoy en día son bastante conocidas y aceptadas, a través de la historia han surgido diversos modelos que han intentado dar respuesta sobre la estructura del átomo. Algunos de tales modelos son los siguientes:
El modelo de Thomson.
Thomson sugiere un modelo atómico que tomaba en cuenta la existencia del electrón, descubierto por él en 1897. Su modelo era estático, pues suponía que los electrones estaban en reposo dentro del átomo y que el conjunto era eléctricamente neutro. Con este modelo se podían explicar una gran cantidad de fenómenos atómicos conocidos hasta la fecha. Posteriormente, el descubrimiento de nuevas partículas y los experimentos llevado a cabo por Rutherford demostró la inexactitud de tales ideas.
(Felipe, 2018). Link: http://fcmbiofisica2.blogspot.com/2017/02/unidad-3-constitucion-del-atomo-y.html
RADIACIÓN Y RADIOBIOLOGÍA
En física entendemos la radiación simplemente como la propagación de energía a través de un medio material o del vacío. Esta energía puede viajar transmitida en forma de ondas o viajar como partículas. Es decir, se considera radiación tanto un rayo de luz procedente del sol como un haz de protones recorriendo el LHC.
Existen ondas que necesitan un medio material para viajar, como las ondas sonoras; y las que se pueden propagar por el vacío, como las ondas electromagnéticas. Por tanto, cualquier tipo de luz se trata de una radiación por ser una onda electromagnética.
Las partículas pueden viajar tanto en medios materiales como en el vacío, y normalmente no reciben ningún nombre en especial salvo dos tipos de radiaciones de partículas: la radiación alfa y la radiación beta. La alfa son núcleos de helio, es decir dos protones y dos neutrones, mientras que la beta son electrones o positrones (antipartícula del electrón).
Radiobiología
La radiobiología es la ciencia que estudia los fenómenos que se producen en los seres vivos, tras la absorción de energía procedente de las radiaciones ionizantes. La radiobiología es estudiada por físicos, químicos, biólogos y médicos, porque su campo de conocimientos abarca estas ciencias.
Radioprotección: poder utilizar esas radiaciones de forma segura en todas las aplicaciones médicas o industriales que las requieran.
Radioterapia: utilizarlas de forma efectiva en el tratamiento del cáncer, lesionando lo menos posible el tejido humano normal.
(Pastor, 2013). Link: http://separatasbiofisicajohannahidalgo.blogspot.com/p/radiaciony-radiobiologia.html
BIBLIOGRAFÍA
UNIDAD 3
Medigraphic, (2016). Técnica para una correcta toma de la presión arterial en el paciente ambulatorio. Revisado: 20/02/2019. Recuperado de: http://www.medigraphic.com/pdfs/facmed/un-2016/un163j.pdf
Sanitas, (2019). ¿Qué es la tensión arterial?. Revisado: 20/02/2019. Recuperado de: https://www.sanitas.es/sanitas/seguros/es/particulares/biblioteca-de-salud/cardiologia/salud-cardiovascular/sin012200wr.html
Medigraphic, (2017). Fundamentos físicos de los procesos del organismo humano. Revisado: 20/02/2019. Recuperado de: http://www.medigraphic.com/pdfs/revcubinvbio/cib-2017/cib172w.pdf
EcuRed, (s.f.). Flujo sanguíneo. Revisado: 201/02/2019. Recuperado de: https://www.ecured.cu/Flujo_sangu%C3%ADneo#Flujo.2C_presi.C3.B3n_y_resistencia
Wikipedia, (2019). Diástole. Revisado: 20/02/2019. Recuperado de: https://es.wikipedia.org/wiki/Di%C3%A1stole
Wikipedia, (2019). Diástole. Revisado: 20/02/2019. Recuperado de: https://es.wikipedia.org/wiki/S%C3%ADstole_auricular
Wikipedia, (2019). Diástole. Revisado: 20/02/2019. Recuperado de: https://es.wikipedia.org/wiki/S%C3%ADstole_ventricular
Universidad Distrital, (2018). Diseño y desarrollo de sistema de gestión ambulancia-hospital para enviar datos personales, de ubicación y pulso cardiaco del paciente. Revisado: 21/02/2019. Recuperado de: http://repository.udistrital.edu.co/bitstream/11349/13392/1/BermudezBucuruBrayanAndres2018.pdf
Opencourseware, (2017). Gasto cardíaco o volumen minuto. Revisado: 22/02/2019. Recuperado de: https://ocw.unican.es/mod/page/view.php?id=536
TeensHealth from Nemours, (2018). El corazón y el sistema circulatorio. Revisado: 22/02/2019. Recuperado de: https://kidshealth.org/es/teens/heart-esp.html
SciElo, (2014). Presiones inspiratoria y espiratoria máximas: Recomendaciones y procedimiento. Revisado: 22/02/2019. Recuperado de: http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0028-37462014000400005
MedlinePlus, (2019). Colapso pulmonar (neumotórax). Revisado: 22/02/2019. Recuperado de: https://medlineplus.gov/spanish/ency/article/000087.htm
Neumología y Salud, (2018). Surfactante pulmonar. ¿Qué puede aportar la Física?. Revisado: 22/02/2019. Recuperado de: http://www.neumologiaysalud.es/descargas/R11/Vol11-n1.pdf#page=45
Scartd, (s.f.). FISIOLOGÍA RESPIRATORIA. Revisado: 22/02/2019. Recuperado de: http://www.scartd.org/arxius/fisioresp06.pdf
Neumosur, (s.f.). Exploración funcional II. Volúmenes pulmonares, resistencias, difusión, presiones musculares, distensibilidad. Revisado: 22/02/2019. Recuperado de: https://www.neumosur.net/files/EB03-07%20PFR%202.pdf
Fundación para la formación e investigación sanitarias de la región de Murcia, (s.f.). Transporte de dióxido de carbono. Revisado: 22/02/2019. Recuperado de: http://www.ffis.es/volviendoalobasico/5transporte_de_dixido_de_carbono.html
KidsHealth, (2015). Espirometría. Revisado: 22/02/2019. Recuperado de: https://kidshealth.org/es/parents/spirometry-esp.html
Alvarado, I. (2016). membrana respiratoria. guayaquil.
alvarado, j. (2001). la utilidad de la bomba de Na y K. biofisica tutorial.
Barco, L. F. (2014). regulacion de la actividad del centro respiratorio.
felipe, j. (2018). constitucion del atomo y modelos. chile.
García, S. (2012). la luz y el espectro electromagnetico. guayaquil.
guayaquil, u. d. (2017). regulacion de la respiracion- vitalometria. guayaquil. http://basesdebiofisica.blogspot.com/2015/09/regulacion-de-la-respiracion.html
lopez, k. (2018). sonido, audicion, y ondas sonoras. machala: educatica catedu.
Macias, K. (2017). efectos de la electricidad en los seres vivos. españa- Barcelona.
Pastor, J. M. (2013). radiacion y radiobiologia. oleccion documentos.
alvarado, j. (2001). la utilidad de la bomba de Na y K. biofisica tutorial.
Barco, L. F. (2014). regulacion de la actividad del centro respiratorio.
§Corporation, L. (2013). fisiologia de la membrana. guayaquil: publicaciones adventure. § https://biofisica6.webnode.es/estandar-iii/fisiologia-de-la-membrana/
felipe, j. (2018). constitucion del atomo y modelos. chile.
García, S. (2012). la luz y el espectro electromagnetico. guayaquil.
guayaquil, u. d. (2017). regulacion de la respiracion- vitalometria. guayaquil. http://basesdebiofisica.blogspot.com/2015/09/regulacion-de-la-respiracion.html
lopez, k. (2018). sonido, audicion, y ondas sonoras. machala: educatica catedu.
Macias, K. (2017). efectos de la electricidad en los seres vivos. españa- Barcelona.
Pastor, J. M. (2013). radiacion y radiobiologia. oleccion documentos.
No hay comentarios:
Publicar un comentario