Fisiología

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La fisiología ( / ˌfɪziˈlədʒi / ; del griego antiguo φύσις ( phúsis ) ' naturaleza , origen  ' y -λογία ( -logía ) '  estudio de') ^[1] es el estudio científico de las funciones y mecanismos en un sistema vivo . ^{[2] [3]} Como subdisciplina de la biología , la fisiología se centra en cómo los organismos , sistemas de órganos , órganos individuales , células y biomoléculas llevan a cabo funciones químicas y físicas en un sistema vivo. ^[4] Según las clases de organismos , el campo se puede dividir en fisiología médica , fisiología animal , fisiología vegetal , fisiología celular y fisiología comparada . ^[4]

Los procesos biofísicos y bioquímicos , los mecanismos de control homeostático y la comunicación entre células son fundamentales para el funcionamiento fisiológico . ^[5] El estado fisiológico es la condición de funcionamiento normal. Por el contrario, el estado patológico se refiere a condiciones anormales , incluidas las enfermedades humanas .

El Premio Nobel de Fisiología o Medicina es otorgado por la Real Academia Sueca de Ciencias por logros científicos excepcionales en fisiología relacionados con el campo de la medicina .

Dado que la fisiología se centra en las funciones y mecanismos de los organismos vivos en todos los niveles, desde el nivel molecular y celular hasta el nivel de organismos y poblaciones completos, sus fundamentos abarcan una variedad de disciplinas clave:

• La anatomía es el estudio de la estructura y la organización de los organismos vivos, desde el nivel microscópico de las células y los tejidos hasta el nivel macroscópico de los órganos y los sistemas. El conocimiento anatómico es importante en fisiología porque la estructura y la función de un organismo suelen estar condicionadas entre sí.
• La bioquímica es el estudio de los procesos químicos y las sustancias que ocurren dentro de los organismos vivos. El conocimiento de la bioquímica proporciona la base para comprender los procesos celulares y moleculares que son esenciales para el funcionamiento de los organismos.
• La biofísica es el estudio de las propiedades físicas de los organismos vivos y sus interacciones con el medio ambiente. Ayuda a explicar cómo los organismos perciben y responden a diferentes estímulos, como la luz, el sonido y la temperatura, y cómo mantienen la homeostasis, o un medio ambiente interno estable.
• La genética es el estudio de la herencia y la variación de los rasgos dentro de las poblaciones y entre ellas. Proporciona conocimientos sobre la base genética de los procesos fisiológicos y las formas en que los genes interactúan con el medio ambiente para influir en el fenotipo de un organismo.
• La biología evolutiva estudia los procesos que han dado lugar a la diversidad de la vida en la Tierra. Ayuda a explicar el origen y la importancia adaptativa de los procesos fisiológicos y las formas en que los organismos han evolucionado para adaptarse a su entorno.

Hay muchas formas de categorizar las subdisciplinas de la fisiología: ^[6]

• Basado en los taxones estudiados: fisiología humana , fisiología animal, fisiología vegetal , fisiología microbiana, fisiología viral
• Basado en el nivel de organización : fisiología celular , fisiología molecular , fisiología de sistemas , fisiología organismal, fisiología ecológica , fisiología integradora
• Basado en el proceso que causa la variación fisiológica: fisiología del desarrollo , fisiología ambiental , fisiología evolutiva
• Basado en los objetivos finales de la investigación: fisiología aplicada (por ejemplo, fisiología médica), no aplicada (por ejemplo, fisiología comparada )

Aunque existen diferencias entre las células animales , vegetales y microbianas, las funciones fisiológicas básicas de las células se pueden dividir en los procesos de división celular , señalización celular , crecimiento celular y metabolismo celular . ^{[ cita requerida ]}

La fisiología vegetal es una subdisciplina de la botánica que estudia el funcionamiento de las plantas. Entre los campos estrechamente relacionados se encuentran la morfología vegetal , la ecología vegetal , la fitoquímica , la biología celular , la genética , la biofísica y la biología molecular . Los procesos fundamentales de la fisiología vegetal incluyen la fotosíntesis , la respiración , la nutrición vegetal , los tropismos , los movimientos násticos , el fotoperiodismo , la fotomorfogénesis , los ritmos circadianos , la germinación de las semillas , la latencia y la función de los estomas y la transpiración . La absorción de agua por las raíces, la producción de alimentos en las hojas y el crecimiento de los brotes hacia la luz son ejemplos de fisiología vegetal. ^[7]

La fisiología humana es el estudio de cómo los sistemas y funciones del cuerpo humano trabajan juntos para mantener un ambiente interno estable. Incluye el estudio de los sistemas nervioso, endocrino, cardiovascular, respiratorio, digestivo y urinario, así como la fisiología celular y del ejercicio. Comprender la fisiología humana es esencial para diagnosticar y tratar problemas de salud y promover el bienestar general.

Busca comprender los mecanismos que funcionan para mantener vivo y en funcionamiento el cuerpo humano , ^[4] a través de la investigación científica sobre la naturaleza de las funciones mecánicas, físicas y bioquímicas de los humanos, sus órganos y las células que los componen. El nivel principal de enfoque de la fisiología está en el nivel de órganos y sistemas dentro de sistemas. Los sistemas endocrino y nervioso juegan papeles importantes en la recepción y transmisión de señales que integran la función en los animales. La homeostasis es un aspecto importante con respecto a tales interacciones dentro de las plantas y los animales. La base biológica del estudio de la fisiología, la integración se refiere a la superposición de muchas funciones de los sistemas del cuerpo humano, así como a su forma acompañada. Se logra a través de la comunicación que ocurre en una variedad de formas, tanto eléctricas como químicas. ^[8]

Los cambios en la fisiología pueden afectar las funciones mentales de las personas. Algunos ejemplos de esto serían los efectos de ciertos medicamentos o los niveles tóxicos de sustancias. ^[9] El cambio en el comportamiento como resultado de estas sustancias se utiliza a menudo para evaluar la salud de las personas. ^{[10] [11]}

Gran parte de los fundamentos del conocimiento en fisiología humana se obtuvieron a partir de la experimentación con animales . Debido a la frecuente conexión entre forma y función, la fisiología y la anatomía están intrínsecamente vinculadas y se estudian en conjunto como parte de un plan de estudios de medicina. ^[12]

Al involucrar la fisiología evolutiva y la fisiología ambiental , la fisiología comparativa considera la diversidad de características funcionales en los organismos. ^[13]

El estudio de la fisiología humana como campo médico se origina en la Grecia clásica , en la época de Hipócrates (finales del siglo V a. C.). ^[14] Fuera de la tradición occidental, se puede reconstruir que las primeras formas de fisiología o anatomía estuvieron presentes aproximadamente en la misma época en China , ^[15] India ^[16] y otros lugares. Hipócrates incorporó la teoría del humorismo , que consistía en cuatro sustancias básicas: tierra, agua, aire y fuego. Cada sustancia es conocida por tener un humor correspondiente: bilis negra, flema, sangre y bilis amarilla, respectivamente. Hipócrates también notó algunas conexiones emocionales con los cuatro humores, sobre las que Galeno se expandiría más tarde. El pensamiento crítico de Aristóteles y su énfasis en la relación entre estructura y función marcaron el comienzo de la fisiología en la Antigua Grecia . Al igual que Hipócrates , Aristóteles adoptó la teoría humoral de la enfermedad, que también consistía en cuatro cualidades primarias en la vida: caliente, frío, húmedo y seco. ^[17] Galeno ( c.  130 – 200 d. C.) fue el primero en utilizar experimentos para investigar las funciones del cuerpo. A diferencia de Hipócrates, Galeno sostuvo que los desequilibrios humorales pueden localizarse en órganos específicos, incluido el cuerpo entero. ^[18] Su modificación de esta teoría equipó mejor a los médicos para hacer diagnósticos más precisos. Galeno también jugó con la idea de Hipócrates de que las emociones también estaban ligadas a los humores, y agregó la noción de temperamentos: sanguíneo corresponde a la sangre; flemático está ligado a la flema; la bilis amarilla está conectada con el colérico; y la bilis negra corresponde a la melancolía. Galeno también vio que el cuerpo humano constaba de tres sistemas conectados: el cerebro y los nervios, que son responsables de los pensamientos y las sensaciones; el corazón y las arterias, que dan vida; y el hígado y las venas, que pueden atribuirse a la nutrición y el crecimiento. ^[18] Galeno también fue el fundador de la fisiología experimental. ^[19] Y durante los siguientes 1.400 años, la fisiología galénica fue una herramienta poderosa e influyente en la medicina . ^[18]

Jean Fernel (1497-1558), un médico francés, introdujo el término "fisiología". ^[20] A Galeno, Ibn al-Nafis , Miguel Servet , Realdo Colombo , Amato Lusitano y William Harvey se les atribuye el mérito de haber realizado importantes descubrimientos en la circulación de la sangre . ^[21] Santorio Santorio en la década de 1610 fue el primero en utilizar un dispositivo para medir la frecuencia del pulso (el pulsilogium ) y un termoscopio para medir la temperatura. ^[22]

En 1791, Luigi Galvani describió el papel de la electricidad en los nervios de ranas disecadas. En 1811, César Julien Jean Legallois estudió la respiración en disecciones y lesiones animales y encontró el centro de la respiración en el bulbo raquídeo . En el mismo año, Charles Bell terminó el trabajo sobre lo que más tarde se conocería como la ley de Bell-Magendie , que comparaba las diferencias funcionales entre las raíces dorsales y ventrales de la médula espinal . En 1824, François Magendie describió las raíces sensoriales y produjo la primera evidencia del papel del cerebelo en el equilibrio para completar la ley de Bell-Magendie.

En la década de 1820, el fisiólogo francés Henri Milne-Edwards introdujo la noción de división fisiológica del trabajo, que permitía «comparar y estudiar los seres vivos como si fueran máquinas creadas por la industria del hombre». Inspirado en la obra de Adam Smith , Milne-Edwards escribió que el «cuerpo de todos los seres vivos, ya sean animales o plantas, se asemeja a una fábrica... donde los órganos, comparables a los trabajadores, trabajan incesantemente para producir los fenómenos que constituyen la vida del individuo». En organismos más diferenciados, el trabajo funcional podía repartirse entre diferentes instrumentos o sistemas (llamados por él como appareils ). ^[23]

En 1858, Joseph Lister estudió la causa de la coagulación sanguínea y la inflamación que se producían tras lesiones y heridas quirúrgicas previas. Más tarde descubrió e implementó antisépticos en el quirófano y, como resultado, redujo considerablemente la tasa de mortalidad por cirugía. ^[24]

La Sociedad Fisiológica fue fundada en Londres en 1876 como un club de comidas. ^[25] La Sociedad Fisiológica Estadounidense (APS) es una organización sin fines de lucro fundada en 1887. La Sociedad está "dedicada a fomentar la educación, la investigación científica y la difusión de información en las ciencias fisiológicas". ^[26]

En 1891, Ivan Pavlov realizó una investigación sobre "respuestas condicionales" que involucraban la producción de saliva de los perros en respuesta a una campana y estímulos visuales. ^[24]

En el siglo XIX, el conocimiento fisiológico comenzó a acumularse a un ritmo rápido, en particular con la aparición en 1838 de la teoría celular de Matthias Schleiden y Theodor Schwann . ^[27] Estableció radicalmente que los organismos están formados por unidades llamadas células. Los descubrimientos posteriores de Claude Bernard (1813-1878) finalmente condujeron a su concepto de milieu interieur (ambiente interno), ^{[28] [29]} que más tarde sería retomado y defendido como " homeostasis " por el fisiólogo estadounidense Walter B. Cannon en 1929. Por homeostasis, Cannon quería decir "el mantenimiento de estados estables en el cuerpo y los procesos fisiológicos a través de los cuales se regulan". ^[30] En otras palabras, la capacidad del cuerpo para regular su entorno interno. William Beaumont fue el primer estadounidense en utilizar la aplicación práctica de la fisiología.

Fisiólogos del siglo XIX como Michael Foster , Max Verworn y Alfred Binet , basándose en las ideas de Haeckel , elaboraron lo que pasó a llamarse "fisiología general", una ciencia unificada de la vida basada en las acciones celulares, ^[23] posteriormente rebautizada en el siglo XX como biología celular . ^[31]

En el siglo XX, los biólogos se interesaron por el funcionamiento de organismos distintos de los seres humanos, lo que dio origen a los campos de la fisiología comparada y la ecofisiología . ^[32] Entre las figuras más importantes de estos campos se encuentran Knut Schmidt-Nielsen y George Bartholomew . Más recientemente, la fisiología evolutiva se ha convertido en una subdisciplina diferenciada. ^[33]

En 1920, August Krogh ganó el Premio Nobel por descubrir cómo se regula el flujo sanguíneo en los capilares. ^[24]

En 1954, Andrew Huxley y Hugh Huxley, junto con su equipo de investigación, descubrieron los filamentos deslizantes en el músculo esquelético , conocidos hoy como la teoría de los filamentos deslizantes. ^[24]

Recientemente, ha habido intensos debates sobre la vitalidad de la fisiología como disciplina (¿está muerta o viva?). ^{[34] [35]} Si la fisiología es quizás menos visible hoy en día que durante la edad de oro del siglo XIX, ^[36] es en gran parte porque el campo ha dado origen a algunos de los dominios más activos de las ciencias biológicas actuales, como la neurociencia , la endocrinología y la inmunología . ^[37] Además, la fisiología todavía se considera a menudo como una disciplina integradora, que puede reunir en un marco coherente datos procedentes de varios dominios diferentes. ^{[35] [38] [39]}

Inicialmente, las mujeres fueron excluidas en gran medida de la participación oficial en cualquier sociedad fisiológica. La Sociedad Fisiológica Estadounidense , por ejemplo, fue fundada en 1887 e incluía solo hombres en sus filas. ^[40] En 1902, la Sociedad Fisiológica Estadounidense eligió a Ida Hyde como la primera mujer miembro de la sociedad. ^[41] Hyde, representante de la Asociación Estadounidense de Mujeres Universitarias y defensora mundial de la igualdad de género en la educación, ^[42] intentó promover la igualdad de género en todos los aspectos de la ciencia y la medicina.

Poco después, en 1913, JS Haldane propuso que se permitiera a las mujeres unirse formalmente a la Sociedad Fisiológica , que se había fundado en 1876. ^[43] El 3 de julio de 1915, seis mujeres fueron admitidas oficialmente: Florence Buchanan , Winifred Cullis , Ruth Skelton , Sarah CM Sowton , Constance Leetham Terry y Enid M. Tribe . ^[44] El centenario de la elección de las mujeres se celebró en 2015 con la publicación del libro "Mujeres fisiólogas: celebraciones del centenario y más allá para la Sociedad Fisiológica". ( ISBN  978-0-9933410-0-7 )

Entre las fisiólogas más destacadas se incluyen:

• Bodil Schmidt-Nielsen , la primera mujer presidenta de la Sociedad Fisiológica Americana en 1975. ^[45]
• Gerty Cori , ^[46] junto con su esposo Carl Cori , recibieron el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1947 por su descubrimiento de la forma de glucosa que contiene fosfato conocida como glucógeno , así como su función dentro de los mecanismos metabólicos eucariotas para la producción de energía. Además, descubrieron el ciclo de Cori , también conocido como ciclo del ácido láctico, ^[47] que describe cómo el tejido muscular convierte el glucógeno en ácido láctico a través de la fermentación del ácido láctico .
• Barbara McClintock recibió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1983 por el descubrimiento de la transposición genética . McClintock es la única mujer que ha ganado un Premio Nobel no compartido. ^[48]
• Gertrude Elion , ^[49] junto con George Hitchings y Sir James Black , recibió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1988 por el desarrollo de medicamentos empleados en el tratamiento de varias enfermedades importantes, como la leucemia , algunos trastornos autoinmunes , la gota , la malaria y el herpes viral .
• Linda B. Buck , ^[50] junto con Richard Axel , recibieron el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 2004 por su descubrimiento de los receptores olfativos y la compleja organización del sistema olfativo .
• Françoise Barré-Sinoussi , ^[51] junto con Luc Montagnier , recibió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 2008 por su trabajo en la identificación del Virus de Inmunodeficiencia Humana (VIH), causa del Síndrome de Inmunodeficiencia Adquirida (SIDA).
• Elizabeth Blackburn , ^[52] junto con Carol W. Greider ^[53] y Jack W. Szostak , recibió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 2009 por el descubrimiento de la composición genética y la función de los telómeros y la enzima llamada telomerasa .

Fisiología humana

• Hall, John (2011). Guyton y Hall, libro de texto de fisiología médica (12.ª ed.). Filadelfia, Pensilvania: Saunders/Elsevier. ISBN 978-1-4160-4574-8.
• Widmaier, EP, Raff, H., Strang, KT Fisiología humana de Vander . 11.ª edición, McGraw-Hill, 2009.
• Marieb, EN Fundamentos de anatomía y fisiología humana. 10.ª edición, Benjamin Cummings, 2012.

Fisiología animal

• Hill, RW, Wyse, GA, Anderson, M. Fisiología animal , 3.ª ed. Sinauer Associates, Sunderland, 2012.
• Moyes, CD, Schulte, PM Principios de fisiología animal , segunda edición. Pearson/Benjamin Cummings. Boston, MA, 2008.
• Randall, D., Burggren, W. y French, K. Eckert Fisiología animal: mecanismo y adaptación , 5.ª edición. WH Freeman and Company, 2002.
• Schmidt-Nielsen, K. Fisiología animal: adaptación y entorno . Cambridge y Nueva York: Cambridge University Press, 1997.
• Withers, PC Fisiología animal comparada . Saunders College Publishing, Nueva York, 1992.

Fisiología vegetal

• Larcher, W. Ecología fisiológica de las plantas (4ª ed.). Springer, 2001.
• Salisbury, FB, Ross, CW Fisiología vegetal . Brooks/Cole Pub Co., 1992
• Taiz, L., Zieger, E. Fisiología vegetal (5.ª ed.), Sunderland, Massachusetts: Sinauer, 2010.

Fisiología de los hongos

• Griffin, DH Fungal Physiology , segunda edición. Wiley-Liss, Nueva York, 1994.

Fisiología de los protistos

• Levandowsky, M. Adaptaciones fisiológicas de los protistas. En: Cell physiology sourcebook: essentials of membrane biophysics . Ámsterdam; Boston: Elsevier/AP, 2012.
• Levandowski, M., Hutner, SH (eds). Bioquímica y fisiología de los protozoos . Volúmenes 1, 2 y 3. Academic Press: Nueva York, NY, 1979; 2.ª ed.
• Laybourn-Parry J. Una biología funcional de los protozoos de vida libre . Berkeley, California: University of California Press; 1984.

Fisiología de las algas

• Lobban, CS, Harrison, PJ Ecología y fisiología de las algas marinas . Cambridge University Press, 1997.
• Stewart, WDP (ed.). Fisiología y bioquímica de las algas . Blackwell Scientific Publications, Oxford, 1974.

Fisiología bacteriana

• El-Sharoud, W. (ed.). Fisiología bacteriana: un enfoque molecular . Springer-Verlag, Berlín-Heidelberg, 2008.
• Kim, BH, Gadd, MG Fisiología y metabolismo bacteriano . Cambridge, 2008.
• Moat, AG, Foster, JW, Spector, MP Fisiología microbiana , 4.ª ed. Wiley-Liss, Inc. Nueva York, NY, 2002.

• La definición del diccionario de fisiología en Wikcionario
• Trabajos sobre el tema Fisiología en Wikisource
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