Download - HOMEOSTASIS
HOMEOSTASIS El universo tiende al desorden Necesita menos energía para su mantenimiento Los organismos vivos tienden al orden Necesitan de mucha energía para su
mantenimiento Asegura la superviviencia para garantizar la
perpetuidad de la especie Los organismos están en un constante
intercambio dinámico con su ambiente Pequeños cambios en el ambiente producen una
perturbación, a la que el sistema tiene que responder
Claude Bernard Observó la estabilidad de varios parámetros
(variables de un sistema) fisiológicos
"todos los mecanismos vitales, por muy variados que sean, tienen un fin, mantener la constancia del
medio interno, ...lo que es la condición de la vida libre"
Walter B. Cannon En 1928, acuñó el término de homeostasis para
describir y/o definir la regulación de este ambiente interno
“Organization for Physiological Homeostasis” Prefijo "homeo" = semejante Sufijo "estasis" = condición "condición similar", también definida como "una
relativa constancia del medio interno"
Propiedades de la Homeostasis1. Importancia tanto del sistema nervioso como del
endocrino en el mantenimiento de los mecanismos de regulación.
2. Controles antagónicos: Si un factor puede cambiar un estado homeostático en una dirección, habrá otro factor o factores con efectos opuestos
Propiedades de la Homeostasis3. Señales químicas puede tener diferentes efectos
en diferentes tejidos corporales, antagonistas en una región del cuerpo, pueden ser agonistas en otras regiones".
4. La homeostasis es un proceso continuo que implica el registro y regulación de múltiples parámetros.
5. La efectividad de los mecanismos homeostáticos varía a lo largo de la vida de los individuos.
6. Un fallo de los mecanismos homeostáticos produce enfermedad o una condición patológica.
Factores que Influyen en la Homeostasis Medio Interno:
Productos de deshecho del metabolismo.
Medio Externo:Independencia de los organismos con su
entorno mediante la captura y conservación de la energía procedente del exterior.
La interacción con el exterior se da por sistemas que captan los estímulos externos.
TERMORREGULACION Todos los seres vivos realizan
continuamente intercambio de energía con el entorno: ambiente térmico.
La fuente primaria proviene de la radiación solar.
Para aminorar el efecto de los cambios de temperatura ambiental, los organismos deben desarrollar diferentes funciones.
CLASIFICACION SEGÚN CAPACIDAD DE REGULAR SU TEMPERATURA CORPORAL
POIQUILOTERMOSNo pueden regular su temperatura corporal y la mantienen cercana a la temperatura ambiental.
HOMEOTERMOSMantienen su temperatura corporal estable (+/- 2ºC) a pesar de las variaciones en la temperatura ambiental.
CLASIFICACION SEGÚN LA FUENTE DE CALOR ENDOTERMICOS
Mantienen su Tc generando calor por el metabolismo (aves y mamíferos).
ECTOTERMICOSMantienen su Tc a través de fuentes externas de calor (sol), como los reptiles.
MECANISMOS DE INTERCAMBIO DE ENERGIA CONDUCCION
Transferencia de calor por contacto directo RADIACION
Transferencia de calor entre dos cuerpos sin contacto por la emisión de energía electromagnética.
EVAPORACIONSe pone en marcha por encima de determinadas temperaturas. Se produce sudor que se evapora por el calor.
CONVECCIONTransferencia de calor por movimiento de un fluido o de un gas. Son más importantes en posición vertical que en horizontal.
DEFINICIONES
TM
•Cantidad de energía total empleada por un animal por unidad de tiempo
•Afectada por
•Mediciones estandarizadas son necesarias para
Edad, Sexo, Tamaño, Temperatura ambiental
Temperatura Corporal, Tipo de alimento ingerido
Cantidad de alimento ingerido, Grado de actividad
Disponibilidad de O2 ,Hormonas, Estado de salud
Fotoperiodo Estudiar el efecto real de un factor dado sobre el metabolismo energético
Comparar la TM inter o intra especies
TMB
TME
•TM en condiciones mínimas de estrés fisiológico y ambiental
•ENDOTERMOS (aves y mamíferos)
•TM de un animal en condiciones mínimas de estrés fisiológico y ambiental y a una temperatura dada
•ECTOTERMOS
reposo, ayuno, con la detención de procesos absortivos y digestivos, y en zona termoneutral*
(*Temperatura ambiental optima para procesos metabólicos y supervivencia de dicho animal)
TERMOSTATO HIPOTALAMICO El control de la temperatura corporal, es función del
hipotalamo: integra los diferentes mecanismos de producción y
pérdida de calor con sus correspondientes procesos físicos y químicos.
Región preóptica del hipotálamo anterior: centro que regula el exceso de calor.
Hipotálamo posterior: centro de mantenimiento del calor que regula el exceso
de frío y la pérdida de calor.
SISTEMA REGULADOR DE LA TEMPERATURA
Sistema de control por retroalimentación negativa y posee tres elementos esenciales Receptores que perciben las temperaturas existentes en el
núcleo central. Mecanismos efectores que consisten en los efectos
metabólicos, sudomotores y vasomotores. Estructuras integradoras que determinan si la temperatura
existente es demasiado alta o demasiado baja y que activan la respuesta motora apropiada.
DETECCION DEL FRIO
Surgen en receptores térmicos periféricos distribuídos por la piel y en la parte superior del tracto gastrointestinal.
Estímulos aferentes que llegan hasta el hipotálamo posterior. Activa el mecanismo necesario para conservar el calor:
Vasoconstricción de la piel y piloerección. Señales procedentes de los receptores cutáneos y medulares estimulan
el "centro motor primario para el escalofrío“. Aumenta la secreción de la hormona liberadora de la tirotropina (TRH) TRH provoca en la adenohipófisis una liberación de la hormona
estimuladora del tiroides o tirotropina (TSH) TSH que a su vez aumenta la producción de tiroxina (T4) por la glándula
tiroides, lo que estimula el metabolismo celular de todo el organismo y aumenta la producción de calor.
DETECCION DE CALOR El organismo comienza de inmediato a sudar profusamente. Se produce una vasodilatación en la piel de todo el cuerpo. Disminución del tono de la musculatura estriada. ↓TRH ↓TSH ↓T4 Reacción inmediata que causa pérdida de calor y ayuda al
organismo a recuperar su temperatura normal.
TEMPERATURAS AMBIENTALES EN DESCENSO Reducción de la pérdida de calor mediante:
Vasoconstricción periférica. Incrementando la aislamiento corporal mediante aumento de la
cobertura adiposa, incrementando la capa de pelo (mayor densidad y pelos más largos), piloerección.
Búsqueda de protección o cobertura del viento, lluvia, nieve, etc. Reducción del área superficial. Mediante cambios de postura
corporal agrupándose estrechamente con otros animales.
Incremento en la producción de calor mediante: Incrementando el consumo del alimento (mayor ingesta de energía,
incremento calórico de la digestión). Incrementando la actividad física. Temblor involuntario en
condiciones extremas de frío. Buscando la exposición a la radiación solar.
TEMPERATURAS AMBIENTALES EN ASCENSO
Incremento de la pérdida de calor mediante: Vasodilatación periférica. Disminución de la aislamiento corporal (caída de la capa o cubierta
de pelo). Incrementando la superficie corporal (descansando en una posición
estirada o relajada). Incrementando el enfriamiento evaporativo mediante la
transpiración y el jadeo. Evitando la exposición a la radiación solar., buscando sombra, por
ejemplo.
Reduciendo la producción de calor mediante: Reduciendo el consumo de alimento. Menores niveles de la hormona tiroxina y menor tasa metabólica. Reducción de la actividad física.
ECTOTERMOS ACUATICOS No evaporación. No radiación. Regulación por conductividad térmica, minimizar la pérdida
de calor. Agua alta conductividad termica, favorece la perdida de
calor. Animales voluminosos:
> relación área superficie/volúmen Animales pequeños:
< relacón área superficie/volúmen
ECTOTERMOS TERRESTRES Heliothermia
Obtienen calor del sol.
Thigmothermia Obtienen calor de los sustratos
Tc se controla por una mezcla de adaptaciones fisiológicas y de comportamiento.
ECTOTERMOS CONGELADOS Permitir el congelamiento extracelular de sus
tejidos (sapos).
Usar un anticongelante Glicerol (artrópodos) Glicoproteinas (peces)
Supercongelamiento: Líquidos corporales no pasan a estado sólido en aguas congeladas (algunos peces).
COSTOS DE LA ECTOTERMIA No todos los habitats tienen suficiente
cantidad de energía solar. La Tc puede ser insuficiente para
mantener la actividad física. Los periodos de inactividad son periodos
más vulnerables.
BENEFICIOS DE LA ECTOTERMIA
La energía de mantenimiento se reduceVida posible con poco alimentoVida posible en habitats donde la comida es
estacional.
Gran eficiencia en la relación: energía absorbida/energía usada en desarrollarse o
reproducirse
Tamaño: Un animal grande pierde menos calor que un animal pequeño en el mismo tiempo ya que tiene expuesta una menor cantidad de superficie en relación a su masa total que la que tiene un organismo pequeño.
EFECTOS DE ESCALA:ISOMETRIA Una relación isométrica ocurrira cuando las proporciones
de las dimensiones corporales varian proporcionalmente:
○ Ejemplo:
Cuando la altura es el doble, la longitud del brazo es el doble etc…toda relación linear es el doble
Pero…. el volumen se convierte en 8 veces mayor que el original volume y el área superficial se convierte 4 veces mayor que el original
RELACION SUPERFICIE/VOLUMEN El tamaño de un animal influye a través de
la relación superficie / volumen Cuanto mayor sea el individuo mas
pequeña es esa relación. Endotermos tienen que eliminar el
exceso de calor producido por su metabolismo a través de la superficie del cuerpo
Mas difícil cuanto menor sea la superficie relativa, es decir, cuanto mayor sea su tamaño.
TASA METABOLICA (TM) Y TAMAÑO CORPORAL (Pc)
↑ Masa Corporal (M) = ↓ VO2
↑ VO2 ↑ tasa metabolica > producc. de calor. Asumiendo que VO2 es proporcional a Pc:
• Vaca diseñada a partir del VO2 de ratón:
• Ratón diseñado a partir del VO2 de una vaca:
tendría que teneruna temperatura basal de100 (ºC)
tendría que tener un pelaje de 20cm de espesor para mantenerse caliente
HIBERNACION Desaparece prácticamente cualquier
función metabólica. Poiquilotermos:
Disminuyen el azúcar en sangre Aumentan el almacenamiento de
glucógeno en el hígado Disminuye la frecuencia cardiaca.
Homeotermos: Se comportan como poiquilotermos
adoptando una hipotermia controlada. Respiración, frecuencia respiratoria y
cardiaca bajan notablemente La temperatura corporal puede caer
hasta los 10ºC.
OSMORREGULACION Término acuñado por Rudolph Höber en 1902 Referente a los procesos relacionados con la regulación
de la presión osmótica y la concentración de sales. Estos procesos han tenido un efecto importante en la
especialización y diversificación de las especies a lo largo de la evolución.
Implica el mantenimiento de una concentración osmótica interna diferente de la del medio
La regulación de la composición y de las concentraciones iónicas en diversos compartimentos (células y tejidos)
CLASIFICACION SEGUN TOLERANCIA AL MEDIOESTENOHALINOS
Tolerancia limitada a los cambios en las concentraciones del ambiente externo.
EURIHALINOS Toleran un intervalo mas amplio de
concentraciones osmoticas.
ANIMALES ACUATICOS Osmoconformadores:
La concentración interna varia paralelamente con los cambios del medio externo.
Osmorreguladores:Mantienen su concentración osmótica interna en
un nivel constante, aun con cambios en el medio externo.
HipoosmorreguladoresHiperosmorreguladores
ORGANOS REGULADORES Protonefridios (platelmintos) Metanefridios (celenterios) Tubos de Malpighi (insectos) Glandula verde (crustaceos) Riñon (vertebrados)
PROTONEFRIDIO Son típicos animales sin
celoma Constan de una serie de
túbulos muy ramificados cuyos extremos internos terminan en la célula flamígera provista de varios flagelos que se dirigen hacia la luz del túbulo.
Las sustancias de desecho atraviesan las células flamígeras, penetran en los túbulos y son empujadas por el batido rítmico de los flagelos saliendo al exterior por los poros excretores.
METANEFRIDIOEstructuras abiertas por los dos extremos. Uno se abre a la cavidad celómica tiene forma de embudo ciliado y el otro extremo se abre al exterior por un poro.El líquido en el celoma contiene los productos de desecho, es recogido por los cilios del nefrostoma, pasa a los túbulos, donde se reabsorben las sustancias que son útilesLos desechos salen al exterior por el nefridioporo.
TUBOS DE MALPIGHI Son tubos delgados, cerrados
por el extremo que se encuentra en la cavidad corporal y abiertos por el otro extremo al tubo digestivo, entre el intestino medio y el intestino posterior.
De esta forma, se vierten al exterior los productos de desecho, junto con los alimentos sin digerir.
GLANDULA VERDE• Organo renal de los
crustáceos (se ubica en la cabeza).
• Presenta filtro, tubo y una especie de vejiga se abre en un poro excretor en la base de las antenas.
RIÑON Glomerulo: filtración Tubo contorneado proximal:
reabsorción de sales, agua y nutrientes
Asa de Henle: concentra la orina
Tubo contorneado distal: reabsorbe agua y sales
Tubo colector: concentra la orina
ESTRUCTURAS RENALES• El rol de los riñones en la adaptación depende de su
capacidad de concentrar o diluir la orina, capacidad que a su vez depende de su estructura.
• En la escala animal se pueden dividir los órganos excretores de acuerdo a su función en tres grupos:• Órganos excretores que producen orina isotónica (con respecto a
los fluidos corporales).• Órganos excretores que producen hipotónica.• Órganos excretores que producen orina hipertónica.
ESTRUCTURAS RENALES• Filtro:
• Donde se realiza la filtración del plasma, separando materia particulada y coloides de solutos cristaloides, los cuales pasan junto con el H2O a un tubo corto.
• Tubo Corto: • En algunos animales es llamado Tubo Proximal, donde se
reabsorben y secretan moléculas orgánicas e inorgánicas, y donde el H2O fluye libremente.
• Sólo necesitan estas dos estructuras los animales que producen orina isotónica.
ESTRUCTURAS RENALES• Tubo Largo:
• Equivale al Asa de Henle y al Tubo Distal.
• Orina hiposmótica : animales necesitan además un tubo más largo donde se reabsorben iones monovalentes (Na+,CL-).
• Retención de H2O es gobernada por ADH.( ADH = diuresis)
• Orina hipertónica requieren además una relación espacial paralela entre nefrones, vasos sanguíneos y tubos colectores que actúen como un intercambiador, multiplicador de corriente.
OSMOCONFORMADORES INVERTEBRADOS
• Tipos de Riñón:• Protonefridio• Metanefridio
• Órgano Regulador:• Superficie corporal o• Branquias.
OSMOCONFORMADORES VERTEBRADOS• Estructuras del riñón:
• Glomérulos• Tubo contorneado proximal• Tubo contorneado distal• Regulan la [solutos] y el volumen. Excretan
H2O• Absorben úrea
• Órgano Regulador: • Glándula Rectal excreta NaCl
(elasmobranquios)• Superficie corporal (anfibios)
OSMORREGULADORES
Mantienen su concentración osmótica interna en un nivel constante, aun con cambios en el medio externo.
Osmosis 2 disoluciones acuosas de distinta concentración
separadas por una membrana semipermeable Osmosis: el paso del agua a través de la membrana
semipermeable desde la solución más diluida (hipotónica) a la más concentrada (hipertónica)
La membrana plasmática de la célula puede considerarse como semipermeable, y por ello las células deben permanecer en equilibrio osmótico con los líquidos que las bañan.
HIPEROSMORREGULADORES
Problema: Hiperosmotico con el medio. Ganan agua y sales Solución:
Pierden agua y reabsorben salesDesarrollan organos excretoresProducen orina hipotonica a los fluidos corporalesRecuperan sales (branquias, piel, tracto
gastrointestinal)
HIPOOSMORREGULADORES Problema: Hipoosmoticos con el medio Solución:
Transporte activo con control nervioso y endocrino
Adaptaciones morfologicas (piel altamente permeable)
Organos reguladoresGlomerulosTubos de MalpighiRiñon
Teleosteos: Hipoosmoreguladores
Hipoosmoticos respecto al medioTienden a perder agua. Toman agua del medio.Tienden a ganar sales. Eliminan sales por las
branquias y orina.
Dulceacuícolas: Hiperoosmorreguladores
Hiperosmoticos respecto al medioTienden a ganar agua. Eliminan egua en la orina.Tienden a perder sales. Reabsorben sales
PECES DIADROMOS Numerosos animales acuáticos presentan migraciones entre
ambientes de diferente salinidad. Diádromos: peces que migran de diferentes medios
osmóticos. Patrones de migraciones variados varias estrategias:
Anádromos: peces que pasan la mayor parte de su vida en el mar y migran al río para la reproducción (ejemplos: salmones, esturiones).
Catádromos: peces que pasan la mayor parte de su vida en el río y migran al mar para la reproducción (ejemplo: anguilas).
Anfídromos: peces que migran de mar a río o de río a mar durante algunas etapas de su vida no relacionado con la reproducción (ejemplos: Plecoglossus alltivelis, algunas especies de clupeidos).
ANIMALES TERRESTRES Principal problema que deben de enfrentar los
animales de los ambientes terrestres es EVITAR LA DESHIDRATACIÓN
La Regulación Osmótica de estos animales entonces esta basada en mecanismos que eviten la perdida de agua y con esta la perdida de solutos
OSMORREGULACION EN AMBIENTES TERRESTRES RESPIRACION AEREA
Piel impermeablePerdida de agua por epitelios respiratorios> desarrollo de riñones para concentrar la
orinaMecanismos para adquirir y conservar el
agua
OSMORREGULACION EN AMBIENTES TERRESTRES MAMÍFEROS Y AVES
Superficies permeables reducidas Control hormonal (p.e. elevada concentración
de hormona antidiurética) Aves marinas poseen glándula nasal que
secretan una solución hiperosmótica Producción de orina hipertónica
OSMORREGULACION EN AMBIENTES TERRESTRES MAMIFEROS DESERTICOS Y
MARINOSProblema pérdida de aguaConservación de agua en el tracto
respiratorioRiñones especializados para concentrar la
orinaAprovechan el agua metabólica