Bioquímica y Fisiología Humana: Estructuras, Procesos Metabólicos y Sistemas Orgánicos Clave

Fundamentos de la Bioquímica y Procesos Vitales

I. El Agua (H₂O)

• Estructura: Enlace covalente polar (ángulo de 104,5°).
• Polaridad: El oxígeno es electronegativo (-) y los hidrógenos son positivos (+). Forma puentes de hidrógeno.

Funciones y Propiedades del Agua

Funciones Biológicas

• Medio metabólico.
• Amortiguador térmico.
• Lubricante.
• Transporte.
• Turgencia y flexibilidad.
• Reactivo químico.

Propiedades Físicas Destacadas

• Cohesión y capilaridad.
• Alto calor específico y calor de vaporización.
• Expansión al congelar (protege la vida acuática).
• Solvente universal (debido a su naturaleza anfipática/hidrófila).

II. Carbohidratos (C, H, O)

• Enlace: Glucosídico.
• Aporte energético: 4,5 kcal/g.

Clasificación de Carbohidratos

Monosacáridos

Sólidos, dulces y solubles. Ejemplos: Glucosa, Galactosa, Fructosa, Ribosa.

Oligosacáridos

Formados por 3 a 10 monómeros.

Polisacáridos

Largos, insolubles y no dulces.

• Estructurales: Celulosa (plantas), Quitina (artrópodos), Peptidoglicano.
• Reserva: Almidón, Glucógeno.

III. Proteínas (C, H, O, N + S, P)

• Monómero: Aminoácidos (Esenciales: deben ingerirse; No esenciales: el cuerpo los produce).
• Enlace: Peptídico.

Tipos de Proteínas

• Holo: Solo contienen aminoácidos (fibrosas o globulares).
• Hetero: Poseen un grupo prostético (glucoproteínas, lipoproteínas, nucleoproteínas).

Estructura Proteica

1. Primaria (1º): Secuencia lineal de aminoácidos.
2. Secundaria (2º): Plegamientos locales (hélices alfa, láminas beta).
3. Terciaria (3º): Plegamiento tridimensional completo de una cadena.
4. Cuaternaria (4º): Unión de varias cadenas polipeptídicas.

Funciones Principales

Estructural, Reserva, Contráctil, Defensa, Transporte (ej. Hemoglobina), Hormonal y Enzimática.

Metabolismo Energético

Procesos Fundamentales

• Catabolismo (Rompe): Moléculas complejas $\rightarrow$ simples. Es Exergónica (Libera ATP). Ejemplos: Digestión, Respiración, Fermentación.
• Anabolismo (Construye): Moléculas simples $\rightarrow$ complejas. Es Endergónica (Gasta ATP). Ejemplo: Fotosíntesis.

Respiración Celular (Obtención de ATP a partir de Glucosa)

1. Glucólisis

Ubicación: Citoplasma.

Reacción: Glucosa $\rightarrow$ 2 Piruvatos + ATP + NADH.

2. Vía Aeróbica (Requiere O₂)

Ubicación: Mitocondria.

Descarboxilación Oxidativa (Matriz)

Genera Acetil CoA.

Ciclo de Krebs (Matriz)

Genera 6 NADH, 2 FADH₂, 2 GTP.

Fosforilación Oxidativa (Membrana interna)

Genera un total de 36-38 ATP.

3. Vía Anaeróbica (Sin O₂)

El piruvato permanece en el citoplasma.

• Fermentación Láctica: Bacterias $\rightarrow$ Ácido láctico + 2 ATP.
• Fermentación Alcohólica: Levaduras $\rightarrow$ Etanol + 2 ATP.

Fisiología Vegetal

Nutrición y Transporte

• Nutrición Autótrofa: Utiliza Luz, agua, CO₂, y sales minerales.
• Absorción: Los pelos radiculares absorben agua y minerales vía Apoplástica (paredes celulares) o Simplástica (a través de plasmodesmos).

Transporte de Savias

• Xilema (Savia Bruta): Transporta desde la Raíz hasta la Hoja. El ascenso se debe a la Cohesión-tensión (impulsada por la transpiración) y la Presión radicular.
• Floema (Savia Elaborada): Transporta desde la Hoja (Fuente, donde se produce) al resto de la planta (Sumideros, donde se consume). Se mueve por gradiente de presión.

Intercambio y Excreción

• Intercambio Gaseoso: A través de los Estomas (Entra CO₂, Sale O₂).
• Excreción: Se eliminan O₂, resinas, látex y aceites.

Fotosíntesis

• Fase Luminosa (Tilacoides): Implica la Fotólisis del H₂O, liberando O₂, ATP y NADPH.
• Fase Oscura o Ciclo de Calvin (Estroma): Utiliza ATP + NADPH + CO₂ para sintetizar Glucosa.

Fitohormonas

Actúan en dosis bajas y se transportan por xilema y floema.

• Auxinas: Promueven el crecimiento de tallos y frutos; inhiben el desarrollo de ramas laterales.
• Giberelinas: Estimulan la germinación, la floración y el alargamiento del tallo.
• Citoquininas: Favorecen la división celular y retrasan la senescencia (envejecimiento).
• Ácido Abscísico: Induce el cierre estomático, la caída de frutos y la inhibición de la germinación.
• Etileno: Hormona gaseosa que promueve la maduración del fruto, la caída de hojas y la senescencia.

Sistemas de Regulación Hormonal Humana

Eje Hipotálamo-Hipófisis

• Hipotálamo: Produce Neurohormonas que controlan la Hipófisis.
• Hipófisis (Glándula Maestra): Secreta TSH (tiroides), ACTH (suprarrenal), FSH/LH (gónadas), GH (crecimiento), Prolactina y MSH.

Otras Glándulas Endocrinas

• Pineal: Produce Melatonina (regulación del sueño).
• Tiroides: Produce T3/T4 (regulación del metabolismo) y Calcitonina (disminuye el Ca en sangre, promueve depósito en hueso).
• Paratiroides: Produce PTH junto con Vitamina D (aumenta el Ca en sangre).
• Timo: Produce Timolina/Timosina (maduración de Linfocitos T, función inmune).
• Suprarrenales: Producen Adrenalina/Noradrenalina (respuesta al estrés), Cortisol y Aldosterona (regulación de sales).
• Páncreas: Insulina (disminuye la glucosa en sangre) y Glucagón (aumenta la glucosa en sangre).
• Gónadas: Ovarios (Estrógeno/Progesterona) y Testículos (Testosterona).

Sistema Excretor (Riñones)

Características Generales

• Ubicación: Retroperitoneales (entre T12 y L3). El riñón derecho es ligeramente más bajo.
• Hilio renal: Punto de entrada de vasos sanguíneos.

Estructura Renal

• Divisiones: Corteza y Médula.
• Unidad funcional: Nefrón.

Componentes del Nefrón

Glomérulo + Cápsula de Bowman (= Corpúsculo de Malpighi) $\rightarrow$ Túbulo Proximal $\rightarrow$ Asa de Henle $\rightarrow$ Túbulo Distal $\rightarrow$ Túbulo Colector.

Fisiología de la Filtración

1. Filtración: La membrana glomerular permite el paso del Ultrafiltrado.
2. Reabsorción: Regreso de sustancias útiles (glucosa, Na⁺, H₂O) a la sangre (ocurre principalmente en el Proximal y Asa de Henle).
3. Secreción: Paso de sustancias de los capilares al Túbulo Distal para su eliminación.
4. Excreción: El orina pasa por Pelvis $\rightarrow$ Uréter $\rightarrow$ Vejiga $\rightarrow$ Uretra.

Hormonas Reguladoras

• ADH (Hormona Antidiurética): Aumenta la reabsorción de agua.
• Aldosterona: Aumenta la reabsorción de Na⁺ y la secreción de K⁺.

Sistemas Reproductores

Sistema Reproductor Masculino

Testículos

• Ubicación: Escroto (temperatura óptima de $\approx 35°C$).
• Túbulos seminíferos: Lugar de la espermatogénesis (Espermatogonios $\rightarrow$ Espermátides).
• Células de Sertoli: Nutren a los espermatozoides y secretan inhibina.
• Células de Leydig: Producen Testosterona.

Vías de Conducción

Túbulos rectos $\rightarrow$ Rete testis $\rightarrow$ Epidídimo (almacenamiento, maduración y movilidad, 6 semanas) $\rightarrow$ Conducto Deferente $\rightarrow$ Conducto Eyaculador $\rightarrow$ Uretra.

Pene

Compuesto por 2 Cuerpos cavernosos y 1 Cuerpo Esponjoso (que contiene la uretra y termina en el glande). Tejido eréctil.

Glándulas Anexas

• Vesícula Seminal: Aporta Fructosa (energía para espermatozoides).
• Próstata: Aporta Ácido cítrico y Calcio.
• Cowper (Bulbouretral): Secreta moco lubricante.

Sistema Reproductor Femenino

Vulva

Estructuras externas: Monte de Venus, Labios mayores y menores, Clítoris (tejido eréctil) y Vestíbulo (contiene el meato urinario y la abertura vaginal).

Vagina

Conducto de 8-10 cm que sirve como canal de parto y para la menstruación.

Útero

• Forma de pera (aprox. 7.5x5x2.5 cm, 70g).
• Endometrio: Capa interna que se desprende en la menstruación y donde ocurre la implantación.
• Miometrio: Capa muscular gruesa.

Trompas de Falopio

Estructura: Infundíbulo $\rightarrow$ Ampolla (sitio de la fecundación) $\rightarrow$ Istmo.

Ovarios

• Ubicación: Fosas ilíacas (aprox. 4x1.5 cm, 7g).
• Contienen los folículos que maduran y liberan el óvulo.