Unidad I Homeostasis
-
Upload
marco-antonio-medina-lopez -
Category
Education
-
view
1.916 -
download
2
description
Transcript of Unidad I Homeostasis
1
Fisiología Animal 1
Que es la fisiología?
Knut Schmidt-Nielsen (1915-2007)
...es el estudio de como funcionan los animales...
2
Introducción 2
3
Introducción
HISTORIA
Hipócrates (460-377 A. C.) Aristóteles (384-322 A. C.) Claudio Galeano (129- 199 D.C) FUNDADOR DE LA
FISIOLOGIA
Experimentos diseñdos de manera sistemática: Oclusión de Uréteres Oclusión de nervio laringeo
Ibn-Nafis (1213-1288) Anatomía interna y relación pulmones y la ventilación de la
sangre
3
4
Introducción
Dentro del Renacimiento : Jean-Francois Fernal y Andreas Vesalius (1514-1564) Autor del primer texto de Anatomía moderna. Galeano no estaba Correcto en mucho de sus estudios.
William Harvey (1578-1657) Identificó el camino de la sangre y el bombeo del
corazón.
4
Siglo XVIII
Iatroquímicos Iatrofísicos
5
Introducción
Hermann Boerhaave y Albrecht von Haller Propusieron la unión de las dos corrientes en la Fisiología actual
Siglo XIX Matthias Schleiden y Teodor Schawnn: Teoría celular
Claude Bernard (1813-1878) Hemoglobina transporta oxígeno, hígado contiene
glocogeno y los nervios regulan en flujo sanguíneo Y las glándulas sin conducto producen hormonas que son transportadas por la sangre.
MEDIO INTERNO
5
Todos los organismos vivos preservan un medio interno específico a pesar de los cambios en le medio externo
6
Introducción
Walter B. Cannon (1871-1945) Mantener un medio interno constante: HOMEOSTASIS!!!!
Per Scholander (1905-1980) Respustas fisiológicas en organismos no humanos
(vertebrados buceadores) Limites de resistencia en cambios de temperatura Vejiga natatoria de peces
C. Ladd Prosser (1907-2002) Descubrió el Generador de modelo central (gpo. de
neuronas) Diámetro del axón y velocidad de conducción Efectos de la radiación en animales
6
7
Introducción
Knut Schmidt-Nielsen (1915) Como viven los organismos en ambientes duros e inusuales
Adaptaciones del camello en el desierto (efecto contracorriente)
George Bartholomew (1923) Fisiología Ecológica: comportamiento animal, la ecología y
la fisiología para valorar el significado evolutivo de los ajustes o las adaptaciones de los animales a su medio
Meter Hochachka (1937-2002) y George Somero (1941)
Bioquímica Adaptativa: Aplicación de conceptos y técnicas bioquímicas a cuestiones de fisiología comparada. (adaptación de los animales a ambients hostiles al nive subcelular)
7
8
Introducción
Subdisciplinas de la Fisiología (nivel biológico de diferenciación
Fisiólogos celulares y moleculares: Fenómenos a nivel celular (genética molecular, trasducción de señales, bioquímica metabólica o biofísica de membranas)
Fisiólogo de sistemas: Interacción de células y tejidos en relación al individuo
Fisiólogo del organismo: Organismos sanos llevan a cabo procesos específicos o comportamientos (tasa metabólica o de organismos específicos: mamíferos marinos, aviares tec.)
8
9
Introducción 9
Fisiólogo medioambiental: Influencia de las propiedades
fisiológicas de un animal en la distribución y abundancia de las especies. (como influye la
distribución de los nutrientes en el medio en el crecimiento de un animal)
Fisiólogo integrador: Trata de entender los procesos fisiológicos en diversos niveles de organización biológica y a través de múltiples sistemas fisiológicos. (variación de los genes de la hemoglobina en las especies y su distribución)
10
Introducción 10
Niveles de organización biológica
11
Introducción 11
Fisiología
Aplicada
HUMANOS
Animales de importancia comercial
12
Introducción 12
13
HOMEOSTASIS
UNIDAD 1
14
Equilibrio dinámico
Regulación
Retroalimentación positiva
Retroalimentación negativa
Comunicación celular
Zona de tolerancia
Zona de resistencia
Nivel letal
Fanjul et al. Biología Funcional de los animales. Capítulo1: Introducción, homeostasis y adaptación, 15-24.
Hoar, W.S. General and comparative physiology. Capítulo 5: Homeostatic mechanisms, 153-155.
Eckert et al. Fisiología animal. Capítulo 1: El significado de la fisiología, 1-7.
Ruch, J.R. 2002. Intracellular communication, homeostasis, and Toxicology. Toxicological Sciences. 68, 265-266.
Wajsbrot, N., Gasith, A., Diamant, A., Popper, D.M. 1993. Chronic toxicity of ammonia to juvenile gilthead seabream Sparus aurata and related histopathological effects. J. Fish Biol. 42: 321-328.
Fangue, N.A., Bennett, W.A. 2003. Thermal tolerance responses of laboratory-acclimated and seasonally acclimatized Atlantic stingray, Dasyatis sabina. Copeia. (2): 315-325.
15
Regulación Interna 15
Organismos multicelulares
Conformistas Reguladores Energía
• Reconoció la presencia de un medio interno.
• Es regulado para permanecer relativamente constante.
• La estabilidad de los parámetros internos confiere cierta independencia ante las fluctuaciones del medio ambiente.
• “La homeostasis es un proceso continuo que implica el registro y regulación de múltiples parámetros”.
• “Las condiciones del medio interno no son fijas, sino el resultado del equilibrio dinámico entre diversos factores que varían dentro
de un intervalo óptimo”
18
Homesotasis
Importancia del sistema nervioso como del endocrino en el mantenimiento de los mecanismos de regulación.
1. Nivel tónico de actividad: Los agentes tanto del medio interno como del medio externo mantienen una moderada actividad que varía ligeramente hacia arriba o abajo, como rodeando un valor medio en un intervalo de normalidad fisiológica.
2. Controles antagónicos: Cuando un factor o agente cambia un estado homeostático en una dirección, existe otro factor o factores que tiende a contrarrestar al primero con efecto opuesto. Es lo que se llama retroalimentación negativa o “feed-back” negativo.
3. Señales químicas pueden tener diferentes efectos en diferentes tejidos corporales: Agentes homeostáticos antagonistas en una región del cuerpo, pueden ser agonistas o cooperativos en otras regiones corporales.
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. Tolerancia: Es la capacidad que posee cada organismo de vivir en ciertos intervalos de parámetros
ambientales, que a veces puede ser sobrepasada mediante la adaptación y la evolución. 7. Un fallo de los mecanismos homeostáticos produce enfermedad o la muerte. Las situaciones en las
que el cuerpo no puede mantener los parámetros biológicos dentro de su rango de normalidad, surge un estado de enfermedad que puede ocasionar la muerte.
18
Características que rigen:
19
Mrosovsky (1990) Reostasia o Reostasis.
Estado en el que en todo momento la homeostasis está presente, pero durante el ciclo vital del animal hay cambios en el nivel de referencia en las variables.
Contempla cambios en el nivel óptimo predeterminado de acuerdo a las circunstancias.
Ej. Iguana del desierto cambia de 36°C a 42°C su temperatura óptima cuando
son inoculadas con una bacteria patógena.
20
LA HOMEOSTASIS ES UN PRODUCTO DE:
Estímulos externos: Calor intenso, disminución de oxígeno, época del año.
Estímulos internos: Estres fisiológico, ejercicio, reproducción.
SI LA HOMEOSTASIS NO SE MANTIENE EL RESULTADO ES LA MUERTE
No existe un medio natural constante, ni un organismo aislado de su medio ambiente.
Ecofisiología
21
COMO SE PUEDE MANTENER LA HOMEOSTASIS????
Detectar las condiciones externas Iniciar en casos necesarios respuestas
compensatorias Mantener las áreas vitales equilibradas ante los
cambios desfavorables.
22
Cómo responde un organismo ante los cambios de una variable ambiental?
Existen dos tipos de respuesta Temporal: Corto plazo (perro en la sombra) Largo plazo (Pedidad de pelo)
Respuesta interna Dependiente de los mecanismos homeostáticos
(i.e. respuestas integradas por los sistemas nervioso y endocrino).
Conductual, desplazamiento o nivel de actividad ante cambios en las variables ambientales
23
• Todos los organismos tienen la capacidad de reaccionar y compensar ante las variaciones ambientales.
• Tolerancia: Es la capacidad que posee cada organismo de vivir en ciertos intervalos de parámetros ambientales, que a veces
puede ser sobrepasada mediante la adaptación y la evolución.
25
Compensación fisiológica en la zona de tolerancia
La aclimatación y aclimatización; modifican los niveles de tolerancia, resistencia y letales de un organismo mediante cambios compensatorios ante variaciones en un factor ambiental.
Existe alguna forma de modificar los límites de la zona de tolerancia ?
27
Aún así, los cambios ambientales alteran las funciones corporales, a pesar de ser cambios en la zona de tolerancia o de
resistencia.
La aclimatización térmica, por ejemplo, afecta:
Naturaleza de grasa corporal en el pez dorado.
Afinidad del oxígeno en ranas.
La resistencia térmica de las enzimas en caracoles.
Excitabilidad muscular en gasterópodos.
Cinética de enzimas metabólicas en peces.
28
Niveles letales
Señalan el nivel de la variable en que el organismo muere ó es dañado seriamente.
Características naturales de la especie. Tiempo de exposición. Magnitud de la variación.
Mortalidad 50% de la población.
No definen los efectos a nivel fisiológico, ni reproductivo. Sólo se refieren a sobrevivencia.
29
De qué depende la capacidad de compensación de un organismo ante variaciones de un factor ambiental?.
Constitución genética.
Capacidad de resistencia.
Límites de variación ambiental.
Condición del organismo.
• La efectividad de los mecanismos homeostáticos varía
a lo largo de la vida de los individuos.
30
Ambiente externo
Am
bie
nte
inte
rno
Sistemas de control biológico
Regulación fisiológica (Regulación)
Ajuste fisiológico (Conformación)
Conformador Regulador
Osmoconformadores Termoconformadores
Osmoreguladores Termoreguladores
31
Tejidos y órganos funcionan en un mayor intervalo de fluctuación de la variable.
Tejidos y órganos funcionan en un menor intervalo de fluctuación de la variable.
32
La regulación disminuye la fluctuación de la variable
No es perfecta.
Toma tiempo.
33
34
Puede ser de ambos tipos:
Directa: Uniones Hendidura:(Gap junctional intercellular communication, GJIC) (Ruch,
2002).
“Información molecular” entre células. Tamaño de permeabilidad de 1kDa: aminoácidos, azúcares,
nucleótidos, segundos mensajeros, agua y moléculas pequeñas. Sincronización de actividades celulares:
embriogénesis y desarrollo, actividad nerviosa, producción de gametos, función endócrina, función inmune, función cardiovascular y regulación de proliferación celular.
Indirecta: • Agentes químicos
• Sistema endocrino Mensajeros químicos (hormonas)
• Sistema nervioso (Neurotransmisores)
Variable Cambia estímulos
externos ó internos
Receptor (sensor)
Centro de control (SNC)
Efector
Los cambios en la variable
son detectados
Monitorea el
ambiente
Información enviada a través de vías aferentes
Compara la señal del sensor
con el punto de inicio
Información enviada a través de vías eferentes
Actúa para regresar a la variable al rango
normal
La acción del efector regresa los valores
normales de la variable
Entrada Salida
Retroalimentación
37
Control por retroalimentación Descenso en la temp.
ambiental
Incrementa pérdida de calor corporal
Descenso en la temperatura corporal
Constricción de vasos sanguíneos
dérmicos “Curling up” Tiritar
Disminución de la pérdida de calor
Incremento en la producción de
calor
Regreso a la temperatura corporal normal
Regulación de concentración de glucosa mediante insulina.
Regulación de la presión arterial por baroreceptores.
Regulación del nivel de calcio en el plasma por la calcitonina.
Regulación de la temperatura en mamíferos y aves, etc.
Variable: Temperatura
corporal
Sensor: Termorreceptores
Hipotálamo
Centro de control: SNC
Efectores: Músculo liso
Musculatura axial
38
Concentración de glucosa
Páncreas
Células beta
Páncreas
Células alfa
Insulina
Hígado
Glucagon
Hígado
Glucagon
Insulina
Gluconeogénesis
Glucogenolisis
39
Pote
nci
al e
léct
rico
(m
V)
Tiempo (ms)
-70
30
0
40
Pote
nci
al e
léct
rico
(m
V)
-70
30
0
Tiempo (ms)
Canales Na abiertos
Umbral
MAS Canales Na abiertos
RETROALIMENTACIÓN
-60