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Homeostasis Termoregulacion

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  • 1. HOMEOSTASIS TERMORREGULACION Y OSMORREGULACION
  • 2. 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
    • P equeños cambios en el ambiente produ cen una perturbación, a la que el sistema tiene que responder
  • 3. Claude Bernard
    • O bservó 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"
  • 4. 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"
  • 5. Propiedades de la Homeostasis
    • Importancia tanto del sistema nervioso como del endocrino en el mantenimiento de los mecanismos de regulación.
    • N ivel tónico de actividad : U n agente puede existir cuando tiene una moderada actividad que puede variar ligeramente arriba o abajo.
    • C ontroles antagónicos : Si un factor puede cambiar un estado homeostático en una dirección , habrá otro factor o factores con efectos opuestos
  • 6. Propiedades de la Homeostasis
    • S eñales químicas puede tener diferentes efectos en diferentes tejidos corporales, antagonistas en una región del cuerpo, pueden ser agonistas en otras regiones".
    • La homeostasis es un proceso continuo que implica el registro y regulación de múltiples parámetros.
    • La efectividad de los mecanismos homeostáticos varía a lo largo de la vida de los individuos.
    • Un fallo de los mecanismos homeostáticos produce enfermedad o una condición patológica.
  • 7. 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.
  • 8. Homeostasis
  • 9. 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.
  • 10. CLASIFICACION SEGÚN CAPACIDAD DE REGULAR SU TEMPERATURA CORPORAL
    • POIQUILOTERMOS
      • No pueden regular su temperatura corporal y la mantienen cercana a la temperatura ambiental.
    • HOMEOTERMOS
      • Mantienen su temperatura corporal estable (+/- 2ºC) a pesar de las variaciones en la temperatura ambiental.
  • 11. CLASIFICACION SEGÚN LA FUENTE DE CALOR
    • ENDOTERMICOS
      • Mantienen su T c generando calor por el metabolismo (aves y mamíferos).
    • ECTOTERMICOS
      • Mantienen su T c a través de fuentes externas de calor (sol), como los reptiles.
  • 12. MECANISMOS DE INTERCAMBIO DE ENERGIA
    • CONDUCCION
      • T ransferencia de calor por contacto directo
    • RADIACION
      • T ransferencia de calor entre dos cuerpos sin contacto por la emisión de energía electromagnética.
    • EVAPORACION
      • Se pone en marcha por encima de determinadas temperaturas. Se produce sudor que se evapora por el calor.
    • CONVECCION
      • Transferencia de calor por movimiento de un fluido o de un gas. Son más importantes en posición vertical que en horizontal.
  • 13. INTERCAMBIO DE CALOR CON EL AMBIENTE
  • 14. 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 O 2 ,Hormonas, Estado de salud Fotoperiodo Estudiar el efecto real de un factor dado sobre el metabolismo energético Comparar la TM inter o intra especies
  • 15.
    • 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)
  • 16.
    • TMT
    • Costo energético diario de un animal salvaje por unidad de tiempo
    • Tasa promedio de utilización de energía
    • Incluye
    • TMB
    • Termorregulación
    • Locomoción
    • Grado de actividad
    • Alimentación
    • Digestión y asimilación
    • Crecimiento
    • Reproducción
  • 17. ENDOTERMOS
  • 18. 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.
    • R egión preóptica del hipotálamo anterior :
      • centro que regula el exceso de calor.
    • H ipotálamo posterior :
      • c entro de mantenimiento del calor que regula el exceso de frío y la pérdida de calor .
  • 19.  
  • 20. SISTEMA REGULADOR DE LA TEMPERATURA
    • S istema de control por retroalimentación negativa y posee tres elementos esenciales
      • R eceptores que perciben las temperaturas existentes en el núcleo central .
      • M ecanismos efectores que consisten en los efectos metabólicos, sudomotores y vasomotores .
      • E structuras integradoras que determinan si la temperatura existente es demasiado alta o demasiado baja y que activan la respuesta motora apropiada.
  • 21. DETECCION DEL FRIO
    • S urgen en receptores térmicos periféricos distribuídos por la piel y en la parte superior del tracto gastrointestinal.
    • E stímulos aferentes que llegan hasta el hipotálamo posterior .
    • A ctiva el mecanismo necesario para conservar el calor:
      • V asoconstricción de la piel y piloerección .
      • S eñales procedentes de los receptores cutáneos y medulares estimulan el "centro motor primario para el escalofrío“ .
      • A ument a 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 .
  • 22. DETECCION DE CALOR
    • E l organismo comienza de inmediato a sudar profusamente .
    • S e produce una vasodilatación en la piel de todo el cuerpo.
    • Disminución del tono de la musculatura estriada.
    • ↓ TRH
    • ↓ TSH
    • ↓ T4
    • R eacción inmediata que causa pérdida de calor y ayuda al organismo a recuperar su temperatura normal .
  • 23. 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.
  • 24. 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.
  • 25. ECTOTERMOS
  • 26.
    • Temperatura corporal  variable ecofisiológica mas importante  afecta el performance de los ectotermos
    • Temperatura óptima  temperatura corporal máximo performance.
  • 27. 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
  • 28. 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.
  • 29. 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).
  • 30. 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.
  • 31. BENEFICIOS DE LA ECTOTERMIA
    • La energía de mantenimiento se reduce
      • Vida posible con poco alimento
      • Vida posible en habitats donde la comida es estacional.
    • Gran eficiencia en la relación:
      • energía absorbida/energía usada en desarrollarse o reproducirse
  • 32. MECANISMOS FISIOLOGICOS ADAPTATIVOS PARA LA TERMORREGULACION
  • 33.
    • Alta conductancia térmica. Como su piel no es buen aislante, se calientan rápidamente
  • 34.
    • Formación de capas aislantes mediante grandes capas de grasa
  • 35. Disminuir el área superficie de algunos órganos para evitar la perdida de calor por convección
  • 36.
    • 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.
  • 37. EFECTOS DE ESCALA:I SOMETRIA
    • 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
  • 38. 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.
  • 39. TASA METABOLICA (TM) Y TAMAÑO CORPORAL (Pc)
    • ↑ Masa Corporal (M) = ↓ VO 2
    • ↑ VO 2  ↑ tasa metabolica > producc. de calor.
    • Asumiendo que VO 2 es proporcional a Pc:
    • Vaca diseñada
    • a partir del VO 2 de
    • ratón:
    • Ratón diseñado
    • a partir del VO2 de
    • una vaca:
    tendría que tener una temperatura basal de 100 (ºC) tendría que tener un pelaje de 20cm de espesor para mantenerse caliente
  • 40. Curva: “Del Ratón al Elefante” Max Kleiber, 1932 Log VO 2 (mL / h) = Log 0.68 + 0.75 Log Pc
  • 41. HIBERNACION
    • D esaparece prácticamente cualquier función metabólica.
    • Poiquilotermos:
      • D isminuyen el azúcar en sangre
      • A umentan el almacenamiento de glucógeno en el hígado
      • Disminuye la frecuencia cardiaca .
    • H omeotermos :
      • S e comportan como poiquilotermos adoptando una hipotermia controlada.
      • R espiración , frecuencia respiratoria y cardiaca bajan notablemente
      • L a temperatura corporal puede caer hasta los 10ºC.
  • 42. 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)
  • 43. FLUJO DEL AGUA
    • INGRESO
      • Bebida
      • Resultado de reacciones metabolicas
      • Osmosis
    • SALIDA
      • Orina
      • Sudor
      • Osmosis
  • 44. CLASIFICACION DE LOS AMBIENTES
    • Marino
    • Agua dulce
    • Terrestre
  • 45. CLASIFICACION SEGUN TOLERANCIA AL MEDIO
    • ESTENOHALINOS
    • Tolerancia limitada a los cambios en las concentraciones del ambiente externo.
    • EURIHALINOS
    • Toleran un intervalo mas amplio de concentraciones osmoticas.
  • 46. 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.
      • Hipoosmorreguladores
      • Hiperosmorreguladores
  • 47.  
  • 48. ORGANOS REGULADORES
    • Protonefridios (platelmintos)
    • Metanefridios (celenterios)
    • Tubos de Malpighi (insectos)
    • Glandula verde (crustaceos)
    • Riñon (vertebrados)
  • 49. PROTONEFRIDIO
    • Son típicos animales sin celoma
    • C onstan 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.
  • 50. METANEFRIDIO
      • E structuras 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 útiles
      • L os desechos salen al exterior por el nefridioporo.
  • 51. 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.
  • 52. 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.
  • 53. 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
  • 54. 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.
  • 55. ESTRUCTURAS RENALES
    • Filtro :
      • Donde se realiza la filtración del plasma, separando materia particulada y coloides de solutos cristaloides, los cuales pasan junto con el H 2 O 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 H 2 O fluye libremente.
      • Sólo necesitan estas dos estructuras los animales que producen orina isotónica.
  • 56. 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 H 2 O 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.
  • 57. OSMOCONFORMADORES
    • La concentración interna varia paralelamente con los cambios del medio externo.
  • 58. OSMOCONFORMADORES INVERTEBRADOS
      • Tipos de Riñón:
        • Protonefridio
        • Metanefridio
      • Órgano Regulador:
        • Superficie corporal o
        • Branquias.
  • 59. OSMOCONFORMADORES VERTEBRADOS
      • Estructuras del riñón:
        • Glomérulos
        • Tubo contorneado proximal
        • Tubo contorneado distal
        • Regulan la [solutos] y el volumen. Excretan H 2 O
        • Absorben úrea
      • Órgano Regulador:
        • Glándula Rectal excreta NaCl (elasmobranquios)
        • Superficie corporal (anfibios)
  • 60. OSMORREGULADORES
    • Mantienen su concentración osmótica interna en un nivel constante, aun con cambios en el medio externo.
  • 61. 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)
  • 62.
    • 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.
  • 63. HIPEROSMORREGULADORES
    • Problema: Hiperosmotico con el medio.
    • Ganan agua y sales
    • Solución:
      • Pierden agua y reabsorben sales
      • Desarrollan organos excretores
      • Producen orina hipotonica a los fluidos corporales
      • Recuperan sales (branquias, piel, tracto gastrointestinal)
  • 64. Peces Dulceacuicolas
  • 65. HIPOOSMORREGULADORES
    • Problema: Hipoosmoticos con el medio
    • Solución:
      • Transporte activo con control nervioso y endocrino
      • Adaptaciones morfologicas (piel altamente permeable)
    • Organos reguladores
      • Glomerulos
      • Tubos de Malpighi
      • Riñon
  • 66. Peces Marinos
  • 67. Elasmobranquios: osmoconformes
      •  [NaCl] respecto al medio
      •  [Urea] plasmatica
      •  perdida de agua
  • 68. Teleosteos: Hipoosmoreguladores
      • Hipoosmoticos respecto al medio
      • Tienden a perder agua. Toman agua del medio.
      • Tienden a ganar sales. Eliminan sales por las branquias y orina.
  • 69. Dulceacuícolas: Hiperoosmorreguladores
      • Hiperosmoticos respecto al medio
      • Tienden a ganar agua. Eliminan egua en la orina.
      • Tienden a perder sales. Reabsorben sales
  • 70. 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).
  • 71.  
  • 72. 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
  • 73. OSMORREGULACION EN AMBIENTES TERRESTRES
    • RESPIRACION AEREA
      • Piel impermeable
      • Perdida de agua por epitelios respiratorios
      • > desarrollo de riñones para concentrar la orina
      • Mecanismos para adquirir y conservar el agua
  • 74. 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
  • 75. OSMORREGULACION EN AMBIENTES TERRESTRES
    • MAMIFEROS DESERTICOS Y MARINOS
      • Problema pérdida de agua
      • Conservación de agua en el tracto respiratorio
      • Riñones especializados para concentrar la orina
      • Aprovechan el agua metabólica
  • 76.
    • Disminuir la tasa de evaporación y aumentar la ingesta de agua