Homeostasis Termoregulacion

HOMEOSTASIS TERMORREGULACION Y OSMORREGULACION

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

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"

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 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

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.

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.

Homeostasis

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
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.

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.

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.

INTERCAMBIO DE CALOR CON EL AMBIENTE

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

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)

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

ENDOTERMOS

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 .

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.

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 .

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 .

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

Temperatura corporal  variable ecofisiológica mas importante  afecta el performance de los ectotermos
Temperatura óptima  temperatura corporal máximo performance.

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 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

MECANISMOS FISIOLOGICOS ADAPTATIVOS PARA LA TERMORREGULACION

Alta conductancia térmica. Como su piel no es buen aislante, se calientan rápidamente

Formación de capas aislantes mediante grandes capas de grasa

Disminuir el área superficie de algunos órganos para evitar la perdida de calor por convección

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: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

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) = ↓ 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

Curva: “Del Ratón al Elefante” Max Kleiber, 1932 Log VO 2 (mL / h) = Log 0.68 + 0.75 Log Pc

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.

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)

FLUJO DEL AGUA
INGRESO
Bebida
Resultado de reacciones metabolicas
Osmosis
SALIDA
Orina
Sudor
Osmosis

CLASIFICACION DE LOS AMBIENTES
Marino
Agua dulce
Terrestre

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.

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

ORGANOS REGULADORES
Protonefridios (platelmintos)
Metanefridios (celenterios)
Tubos de Malpighi (insectos)
Glandula verde (crustaceos)
Riñon (vertebrados)

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.

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.

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 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.

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.

OSMOCONFORMADORES
La concentración interna varia paralelamente con los cambios del medio externo.

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 H 2 O
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 sales
Desarrollan organos excretores
Producen orina hipotonica a los fluidos corporales
Recuperan sales (branquias, piel, tracto gastrointestinal)

Peces Dulceacuicolas

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

Peces Marinos

Elasmobranquios: osmoconformes
 [NaCl] respecto al medio
 [Urea] plasmatica
 perdida de agua

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.

Dulceacuícolas: Hiperoosmorreguladores
Hiperosmoticos respecto al medio
Tienden 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 impermeable
Perdida de agua por epitelios respiratorios
> desarrollo de riñones para concentrar la orina
Mecanismos para adquirir y conservar el agua

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

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

Disminuir la tasa de evaporación y aumentar la ingesta de agua

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Homeostasis Termoregulacion

by camsitu on Oct 02, 2009

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