Sistema biológico

red compleja que conecta varias entidades biológicamente relevantes From Wikipedia, the free encyclopedia

Un sistema biológico es una red compleja de entidades biológicamente relevantes que trabajan juntos para llevar a cabo una tarea particular.^[1] La organización biológica abarca varias escalas y se determina en función de diferentes estructuras según el sistema.^[2] Ejemplos de sistemas biológicos a escala macro son poblaciones de organismos. En la escala de órganos y tejidos en mamíferos y otros animales, los ejemplos incluyen el sistema circulatorio, el sistema respiratorio y el sistema nervioso. En la escala micro a nanoscópica, ejemplos de sistemas biológicos son células, orgánulos, complejos macromoleculares y vías reguladoras.^[3] Un sistema biológico no debe confundirse con un sistema vivo, como un organismo vivo.

Véase también: Sistema (anatomía)

Características generales

Los sistemas biológicos presentan propiedades emergentes que no son evidentes a partir del estudio de sus componentes individuales. Estas propiedades incluyen la homeostasis (mantenimiento de un ambiente interno estable), la irritabilidad (capacidad de responder a estímulos), el metabolismo (transformación de energía y materia), el crecimiento y la reproducción.^[4]

Sistemas de órganos y tejidos

Estos sistemas específicos son ampliamente estudiados en la anatomía humana y están presentes también en muchos otros animales. La siguiente clasificación sigue los estándares de la Terminología Anatómica internacional.^[5]

Sistemas principales

Sistema respiratorio: los órganos utilizados para respirar: la faringe, la laringe, los bronquios, los pulmones y el diafragma. Realiza el intercambio de gases (oxígeno y dióxido de carbono) entre el organismo y el medio ambiente.^[6]

Sistema digestivo: digestión y procesamiento de alimentos. Incluye glándulas salivales, esófago, estómago, hígado, vesícula biliar, páncreas, intestinos, recto y ano.^[7]

Sistema cardiovascular (corazón y sistema circulatorio): bombeo y canalización de sangre hacia y desde el cuerpo y los pulmones. Compuesto por el corazón, la sangre y los vasos sanguíneos (arterias, venas y capilares).^[8]

Sistema urinario: riñones, uréteres, vejiga y uretra. Participa en el equilibrio de líquidos, el equilibrio de electrolitos y la excreción de orina.^[9]

Sistema integumentario: piel, cabello, grasa subcutánea y uñas. Actúa como barrera protectora contra el ambiente externo y participa en la termorregulación.^[10]

Sistema esquelético: soporte estructural y protección de órganos vitales. Incluye huesos, cartílagos, ligamentos y tendones. También participa en la hematopoyesis (producción de células sanguíneas).^[11]

Sistema endocrino: comunicación dentro del cuerpo mediante hormonas producidas por glándulas endocrinas. Incluye el hipotálamo, la glándula pituitaria, el cuerpo pineal (glándula pineal), la tiroides, las paratiroides y las suprarrenales.^[12]

Sistema linfático: estructuras involucradas en la transferencia de la linfa entre los tejidos y el torrente sanguíneo. Incluye la linfa, los ganglios linfáticos y los vasos linfáticos. El sistema linfático tiene funciones inmunológicas, incluyendo el desarrollo de anticuerpos y la respuesta inmune.^[13]

- Sistema inmunitario: protege al organismo de agentes patógenos y sustancias extrañas. Aunque se considera parte del sistema linfático, a menudo se estudia como un sistema independiente debido a su complejidad.^[14]

Sistema nervioso: recoge, transfiere y procesa información del entorno y del propio organismo. Incluye el cerebro, la médula espinal, el sistema nervioso periférico y los órganos sensoriales.^[15]

- Sistemas sensoriales: subsistemas especializados del sistema nervioso que incluyen el sistema visual, el sistema auditivo, el sistema olfatorio, el sistema gustativo, el sistema somatosensorial y el sistema vestibular.^[16]

Sistema muscular: permite la manipulación del entorno, proporciona locomoción, mantiene la postura y produce calor. Incluye músculos esqueléticos, músculo liso y músculo cardíaco.^[17]

Sistema reproductivo: órganos sexuales responsables de la producción de gametos y, en las hembras, del desarrollo del embrión y el feto. En la mujer incluye ovarios, trompas de Falopio, útero, vagina y glándulas mamarias. En el hombre incluye testículos, vasos deferentes, vesículas seminales y próstata.^[18]

Sistemas de orgánulos celulares

Véase también: Orgánulo

Los componentes exactos de una célula se determinan según si la célula es un eucariota o un procariota.^[19]^[20]

Orgánulos principales de células eucariotas

Núcleo: almacenamiento de material genético (ADN); centro de control de la célula. Está rodeado por la envoltura nuclear.^[21]

Citosol: componente del citoplasma que consiste en un fluido gelatinoso en el que se suspenden los orgánulos.

Membrana celular (membrana plasmática): barrera selectivamente permeable que rodea la célula y regula el intercambio de sustancias con el exterior.^[22]

Retículo endoplasmático: red de membranas continua con la envoltura nuclear que forma canales utilizados para el transporte y síntesis de moléculas. Se divide en:

Retículo endoplasmático rugoso: denominado "rugoso" debido a los ribosomas adheridos a su superficie; está compuesto por cisternas aplanadas y participa en la síntesis y procesamiento de proteínas destinadas a la secreción o a membranas.
Retículo endoplásmico liso: almacenamiento y síntesis de lípidos y hormonas esteroides, así como desintoxicación de fármacos y toxinas.^[23]

Ribosoma: sitio de síntesis de proteínas mediante el proceso de traducción del ARN mensajero. Pueden estar libres en el citosol o unidos al RER.

Mitocondria: "central energética" de la célula; sitio de la respiración celular que produce ATP (trifosfato de adenosina) mediante la fosforilación oxidativa. Poseen su propio ADN.^[24]

Lisosoma: orgánulo digestivo que contiene enzimas hidrolíticas ácidas para la degradación de material no deseado o innecesario dentro de la célula (autofagia).^[25]

Peroxisoma: descompone materiales tóxicos, como el ${\ce {H2O2}}$ (peróxido de hidrógeno), mediante enzimas oxidativas. Participan en el metabolismo de ácidos grasos de cadena muy larga.

Aparato de Golgi (solo eucariotas): conjunto de cisternas aplanadas y apiladas involucrado en la modificación, empaquetamiento, clasificación y secreción de proteínas y lípidos.^[26]

Cloroplasto (solo en células vegetales y algas): sitio de la fotosíntesis; contiene clorofila y convierte la energía lumínica en energía química (ATP y carbohidratos).^[27]

Historia

La noción de sistema (o aparato) se basa en el concepto de función vital u orgánica:^[28] un sistema es un conjunto de órganos con una función definida. Esta idea ya estaba presente en la Antigüedad (Galeno, Aristóteles), pero la aplicación del término "sistema" es más reciente. Por ejemplo, el sistema nervioso fue nombrado por Monro (1783), pero Rufo de Éfeso (c. 90-120) vio claramente por primera vez el cerebro, la médula espinal y los nervios craneoespinales como una unidad anatómica, aunque escribió poco sobre su función y no le dio un nombre específico a esta unidad.^[29]

La enumeración de las funciones principales, y en consecuencia de los sistemas, se mantuvo casi igual desde la antigüedad, pero su clasificación ha sido muy variada,^[28] por ejemplo, al comparar Aristóteles, Bichat y Cuvier.^[30]^[31]

La noción de división fisiológica del trabajo, introducida en la década de 1820 por el fisiólogo francés Henri Milne-Edwards, permitió "comparar y estudiar los seres vivos como si fueran máquinas creadas por la industria del hombre". Inspirado en el trabajo del economista Adam Smith, Milne-Edwards escribió que:

... el cuerpo de todos los seres vivos, ya sea animal o vegetal, se parece 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).^[32]

En el siglo XX, el desarrollo de la biología de sistemas y la biología computacional permitió abordar el estudio de los sistemas biológicos desde una perspectiva integradora y dinámica, utilizando herramientas matemáticas y de simulación para comprender las interacciones entre sus componentes.^[33]^[34]

Véase también

Referencias

[1]
«Biological system - Definition and Examples - Biology Online Dictionary». Biology Articles, Tutorials & Dictionary Online (en inglés estadounidense). 10 de diciembre de 2021. Consultado el 15 de junio de 2023.
[2]
F. Muggianu; A. Benso; R. Bardini; E. Hu; G. Politano; S. Di Carlo (2018). «Modeling biological complexity using Biology System Description Language (BiSDL)». 2018 IEEE International Conference on Bioinformatics and Biomedicine (BIBM). pp. 713-717. ISBN 978-1-5386-5488-0. doi:10.1109/BIBM.2018.8621533.
[3]
Kitano, Hiroaki (1 de junio de 2000). «Defining biological systems». Nature (en inglés) 405 (6788): 701-702. ISSN 0028-0836. PMID 10864235. doi:10.1038/35015512.
[4]
Capra, Fritjof (1996). The Web of Life: A New Scientific Understanding of Living Systems. Nueva York: Anchor Books. ISBN 978-0-385-47676-8.
[5]
«Terminologia Anatomica». Federative International Programme for Anatomical Terminologies (en inglés). Consultado el 15 de enero de 2024.
[6]
West, John B. (2012). Respiratory Physiology: The Essentials (9th edición). Baltimore: Lippincott Williams & Wilkins. ISBN 978-1-60913-640-6.
[7]
Guyton, Arthur C.; Hall, John E. (2016). Tratado de Fisiología Médica (13ª edición). Barcelona: Elsevier. ISBN 978-84-8173-926-8.
[8]
Guyton, A. C. (1 de enero de 1990). «The cardiovascular system». Textbook of Medical Physiology (en inglés) (W.B. Saunders Company): 149-168.
[9]
Ganong, William F. (2016). Fisiología médica (25ª edición). México D.F.: McGraw-Hill. ISBN 9786071513656.
[10]
Standring, Susan (2016). Gray's Anatomy: The Anatomical Basis of Clinical Practice (41st edición). Edimburgo: Elsevier. ISBN 978-0-7020-5230-9.
[11]
Moore, Keith L.; Dalley, Arthur F.; Agur, Anne M. R. (2018). Anatomía con orientación clínica (8th edición). Filadelfia: Lippincott Williams & Wilkins. ISBN 978-1-4963-4721-3.
[12]
Melmed, S.; Polonsky, K. S.; Larsen, P. R.; Kronenberg, H. M. (2016). Williams Textbook of Endocrinology (13th edición). Filadelfia: Elsevier. ISBN 978-0-323-29738-7.
[13]
Abbas, Abul K.; Lichtman, Andrew H.; Pillai, Shiv (2018). Cellular and Molecular Immunology (9th edición). Filadelfia: Elsevier. ISBN 978-0-323-47978-3.
[14]
Parkin, J.; Cohen, B. (1 de abril de 2001). «The immune system». The Lancet (en inglés) 357 (9270): 1513-1518. ISSN 0140-6736. PMID 11377643. doi:10.1016/S0140-6736(00)04690-8.
[15]
Kandel, Eric R.; Schwartz, James H.; Jessell, Thomas M.; Siegelbaum, Steven A.; Hudspeth, A. J. (2013). Principles of Neural Science (5th edición). Nueva York: McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-139011-8.
[16]
Purves, Dale; Augustine, George J.; Fitzpatrick, David (2018). Neuroscience (6th edición). Nueva York: Oxford University Press. ISBN 978-1-60535-380-7.
[17]
Lieber, Richard L. (2002). Skeletal Muscle Structure, Function, and Plasticity (2nd edición). Filadelfia: Lippincott Williams & Wilkins. ISBN 978-0-7817-3061-7.
[18]
Jones, Richard E.; Lopez, Kristin H. (2014). Human Reproductive Biology (4th edición). Ámsterdam: Academic Press. ISBN 978-0-12-382184-3.
[19]
«Human Anatomy And Physiology». PressBooks. Archivado desde el original el 20 de octubre de 2020.
[20]
Alberts, Bruce; Johnson, Alexander; Lewis, Julian; Morgan, David; Raff, Martin; Roberts, Keith; Walter, Peter (2016). Biología molecular de la célula (6ª edición). Barcelona: Omega. ISBN 978-84-282-1638-8.
[21]
Peters, R. (1 de enero de 2006). «The nucleus: a complex organelle». The FEBS Journal (en inglés) 273 (1): 1-2. ISSN 1742-464X. PMID 16367740. doi:10.1111/j.1742-4658.2005.05029.x.
[22]
Singer, S. J.; Nicolson, G. L. (18 de febrero de 1972). «The fluid mosaic model of the structure of cell membranes». Science (en inglés) 175 (4023): 720-731. ISSN 0036-8075. PMID 4333397. doi:10.1126/science.175.4023.720.
[23]
Voet, Donald; Voet, Judith G.; Pratt, Charlotte W. (2016). Bioquímica (4ª edición). Buenos Aires: Editorial Médica Panamericana. ISBN 9786079356972.
[24]
McBride, Heidi M.; Neuspiel, Megan; Wasiak, Sharon (1 de julio de 2006). «Mitochondria: more than just a powerhouse». Current Biology (en inglés) 16 (14): R551-R560. ISSN 0960-9822. PMID 16860735. doi:10.1016/j.cub.2006.06.054.
[25]
de Duve, Christian (1 de mayo de 2005). «The lysosome: from waste bag to potential therapeutic target». Journal of Cell Biology (en inglés) 169 (5): 698-699. ISSN 0021-9525. PMC 2171629. PMID 15925930. doi:10.1083/jcb.200505000.
[26]
Farinha, Carlos M.; Gomes, Joana (1 de enero de 2017). «The Golgi apparatus: 100 years of progress and controversy». Seminars in Cell & Developmental Biology (en inglés) 61: 1-2. ISSN 1084-9521. PMID 27650560. doi:10.1016/j.semcdb.2016.09.008.
[27]
Taiz, Lincoln; Zeiger, Eduardo (2015). Fisiología vegetal (5ª edición). Castellón de la Plana: Publicacions de la Universitat Jaume I. ISBN 84-695-3774-1.
[28]
Fletcher, John (1837). "On the functions of organized beings, and their arrangement". In: Rudiments of physiology. Part 2. On life, as manifested in irritation. Edinburgh: John Carfrae & Son. pp. 1-15. link.
[29]
Swanson, Larry (2014). Neuroanatomical Terminology: A Lexicon of Classical Origins and Historical Foundations. Oxford: Oxford University Press. link. p. 489.
[30]
Bichat, X. (1801). Anatomie générale appliquée à la physiologie et à la médecine, 4 volumes in-8, Brosson, Gabon, Paris, link. (See pp. cvj-cxj).
[31]
Cuvier, Georges. Lecons d'anatomie comparée 2. éd., cor. et augm. Paris: Crochard, 1835-1846. link.
[32]
R. M. Brain. The Pulse of Modernism: Physiological Aesthetics in Fin-de-Siècle Europe. Seattle: University of Washington Press, 2015. 384 pp., .
[33]
Kitano, Hiroaki (1 de agosto de 2002). «Systems biology: a brief overview». Science (en inglés) 295 (5560): 1662-1664. ISSN 0036-8075. PMID 11872829. doi:10.1126/science.1069492.
[34]
Alon, Uri (2007). An Introduction to Systems Biology: Design Principles of Biological Circuits. Boca Ratón: Chapman & Hall/CRC. ISBN 978-1-58488-642-6.