06 - Presentación 06 - Homeostasis

Oliver Rodrigo Henríquez Aracena Preparación PSU De Biología www.esnips.com/user/oliverclases

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HOMEOSTASISEl universo tiende al desordenNecesita menos energía para su mantenimientoLos organismos vivos tienden al ordenNecesitan de mucha energía para su mantenimientoAsegura la superviviencia para garantizar la

perpetuidad de la especieLos organismos están en un constante intercambio

dinámico con su ambientePequeños cambios en el ambiente producen una

perturbación, a la que el sistema tiene que responder



Claude BernardObservó 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. CannonEn 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. Nivel tónico de actividad: Un agente puede existir cuando tiene una moderada actividad que puede variar ligeramente arriba o abajo.

3. Controles antagónicos: Si un factor puede cambiar un estado homeostático en una dirección, habrá otro factor o factores con efectos opuestos



Propiedades de la Homeostasis4. Señales químicas puede tener diferentes efectos en

diferentes tejidos corporales, antagonistas en una región del cuerpo, pueden ser agonistas en otras regiones".

5. La homeostasis es un proceso continuo que implica el registro y regulación de múltiples parámetros.

6. La efectividad de los mecanismos homeostáticos varía a lo largo de la vida de los individuos.

7. 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



TERMORREGULACIONTodos 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 CALORENDOTERMICOS

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 ENERGIACONDUCCION

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.



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 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)



TMdC

•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



TERMOSTATO HIPOTALAMICOEl 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 TEMPERATURASistema 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 FRIOSurgen 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 CALOREl 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↓T4Reacción inmediata que causa pérdida de calor y ayuda al

organismo a recuperar su temperatura normal.



TEMPERATURAS AMBIENTALES EN DESCENSOReducción 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.



Temperatura corporal variable ecofisiológica mas importante afecta el performance de los ectotermos

Temperatura óptima temperatura corporal máximo performance.



ECTOTERMOS ACUATICOSNo 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/volúmenAnimales pequeños:

< relacón área superficie/volúmen



ECTOTERMOS TERRESTRESHeliothermia

Obtienen calor del sol.

Thigmothermia Obtienen calor de los sustratos

Tc se controla por una mezcla de adaptaciones fisiológicas y de comportamiento.



ECTOTERMOS CONGELADOSPermitir el congelamiento extracelular de sus

tejidos (sapos).

Usar un anticongelanteGlicerol (artrópodos)Glicoproteinas (peces)

Supercongelamiento: Líquidos corporales no pasan a estado sólido en aguas congeladas (algunos peces).



COSTOS DE LA ECTOTERMIANo 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



EFECTOS DE ESCALA:ISOMETRIAUna 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/VOLUMENEl tamaño de un animal influye a través

de la relación superficie / volumenCuanto 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.



OSMORREGULACIONTérmino acuñado por Rudolph Höber en 1902Referente 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 DE LOS AMBIENTES MarinoAgua dulceTerrestre



CLASIFICACION SEGUN TOLERANCIA AL MEDIO

ESTENOHALINOSTolerancia limitada a los cambios en las

concentraciones del ambiente externo.EURIHALINOSToleran un intervalo mas amplio de

concentraciones osmoticas.



ANIMALES ACUATICOSOsmoconformadores:

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 REGULADORESProtonefridios (platelmintos)Metanefridios (celenterios)Tubos de Malpighi (insectos)Glandula verde (crustaceos)Riñon (vertebrados)



PROTONEFRIDIOSon típicos animales sin

celomaConstan 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 MALPIGHISon 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.



RIÑONGlomerulo: filtraciónTubo 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.



OSMOCONFORMADORESLa 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 H2O• Absorben úrea

• Órgano Regulador: • Glándula Rectal excreta NaCl (elasmobranquios)• Superficie corporal (anfibios)



OSMORREGULADORESMantienen su concentración osmótica interna

en un nivel constante, aun con cambios en el medio externo.



Osmosis2 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.



HIPEROSMORREGULADORESProblema: Hiperosmotico con el medio.Ganan agua y salesSolución:

Pierden agua y reabsorben salesDesarrollan organos excretoresProducen orina hipotonica a los fluidos

corporalesRecuperan sales (branquias, piel, tracto

gastrointestinal)



HIPOOSMORREGULADORESProblema: Hipoosmoticos con el medioSolución:

Transporte activo con control nervioso y endocrino

Adaptaciones morfologicas (piel altamente permeable)

Organos reguladoresGlomerulosTubos de MalpighiRiñon



Elasmobranquios: osmoconformes

[NaCl] respecto al medio [Urea]plasmatica

perdida de agua



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 DIADROMOSNumerosos 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 TERRESTRESPrincipal 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 TERRESTRESRESPIRACION AEREA

Piel impermeablePerdida de agua por epitelios respiratorios> desarrollo de riñones para concentrar la

orinaMecanismos para adquirir y conservar el agua



OSMORREGULACION EN AMBIENTES TERRESTRESMAMÍFEROS 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 TERRESTRESMAMIFEROS DESERTICOS Y MARINOS

Problema pérdida de aguaConservación de agua en el tracto respiratorioRiñones especializados para concentrar la

orinaAprovechan el agua metabólica



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