Biología III HOMEOSTASIS (I)

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Biología III

Homeostasis (

I

IGNACIO

GNACIO

M

MADRID

ADRID

2011

)

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Homeostasis

Se llama

Se llama homeostasishomeostasis a a lala mantención del medio interno a pesar de lasmantención del medio interno a pesar de las variaciones del medio externo

variaciones del medio externo..

La homeostasis involucra mantener a niveles constantes principalmente 4 La homeostasis involucra mantener a niveles constantes principalmente 4 factores: la temperatura, la concentración de glucosa en la sangre factores: la temperatura, la concentración de glucosa en la sangre (glicemia), la cantidad de agua e iones y el pH. Estos niveles varían (glicemia), la cantidad de agua e iones y el pH. Estos niveles varían continuamente, pero el organismo los mantiene dentro de rangos definidos continuamente, pero el organismo los mantiene dentro de rangos definidos para su correcto funcionamiento, por esto se habla de un

para su correcto funcionamiento, por esto se habla de un equilibrioequilibrio

dinámico dinámico..

La homeostasis se logra gracias a que todos los tejidos y sistemas actúan La homeostasis se logra gracias a que todos los tejidos y sistemas actúan “en concierto”, es decir, coordinadamente y relacionados unos con otros. “en concierto”, es decir, coordinadamente y relacionados unos con otros. Esto se logra mediante el control del sistema nervioso y el sistema Esto se logra mediante el control del sistema nervioso y el sistema endocrino, encargados de coordinar y mandar señales (impulsos nerviosos endocrino, encargados de coordinar y mandar señales (impulsos nerviosos u hormonas) en el momento y a los sitios apropiados.

u hormonas) en el momento y a los sitios apropiados.

Sistemas de control o r

etroaliment

acio



n

La homeostasis es mantenida por sistemas que c

La homeostasis es mantenida por sistemas que c ontrolan el funcionamiento del organismo, llamados sistemas deontrolan el funcionamiento del organismo, llamados sistemas de retroalimentación.

retroalimentación. Estos mecanismos puedEstos mecanismos pueden ser de retroalimentación neen ser de retroalimentación negativa o positiva:gativa o positiva: a)

a) Retroalimentación negativa (Retroalimentación negativa ( feedback negativo feedback negativo)) Principal mecanismo de control. Un

Principal mecanismo de control. Un estímulo produce una respuesta que lo contrarresta, estímulo produce una respuesta que lo contrarresta, reduciendo susreduciendo sus

efectos. En otras palabras, el aumento de un factor causa su disminución para volver a niveles normales. Dentro efectos. En otras palabras, el aumento de un factor causa su disminución para volver a niveles normales. Dentro de los muchos ejemplos de

de los muchos ejemplos de feedback negativo feedback negativo en el organismo, encontramos:en el organismo, encontramos:

-- Mecanismo de termorregulación (mantención de la temperatura)Mecanismo de termorregulación (mantención de la temperatura)

-- La mayoría de los sistemas que regulan la liberación de hormonas (La mayoría de los sistemas que regulan la liberación de hormonas (niveles de tiroxina, de ADH, etc.niveles de tiroxina, de ADH, etc.))

-- Mecanismo de regulación de la frecuencia respiratoria, etc.Mecanismo de regulación de la frecuencia respiratoria, etc.

b)

b) Retroalimentación positiva (Retroalimentación positiva ( feedback positivo feedback positivo)) Son mecanismos generalmente

Son mecanismos generalmente autolimitantesautolimitantes y poco comunes. Un y poco comunes. Un estímulo produce una respuesta queestímulo produce una respuesta que intensifica el cambio original. El aumento de un

intensifica el cambio original. El aumento de un factor causa que éste siga factor causa que éste siga aumentando, o bien, su disminuciónaumentando, o bien, su disminución causa que siga disminuyendo. Son algunos ejemplos en el

causa que siga disminuyendo. Son algunos ejemplos en el organismo:organismo:

-- Mecanismo de control de la frecuencia cMecanismo de control de la frecuencia cardíaca (si disminuye el bombeo de sangre, disminuirá la ardíaca (si disminuye el bombeo de sangre, disminuirá la presiónpresión

sanguínea, por lo que llegará menos sangre al corazón, lo que causará que disminuya a

sanguínea, por lo que llegará menos sangre al corazón, lo que causará que disminuya aún más el bombeo…)ún más el bombeo…)

-- Mecanismo de control hormonal del parto Mecanismo de control hormonal del parto (regulación de oxitocina)(regulación de oxitocina)

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Anexo: Ejemplos de mecanismos de

Anexo: Ejemplos de mecanismos de retroalimentaciónretroalimentación

Feedback negativo: Feedback negativo:

Feedback positivo: Feedback positivo:

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Medio interno y líquidos corporales

Flujo de

Flujo de líquido extracelularlíquido extracelular

A lo largo de los capilares se produce un continuo intercambio de líquido extracelular entre el plasma y el espacio A lo largo de los capilares se produce un continuo intercambio de líquido extracelular entre el plasma y el espacio intercelular (intersticial). Este flujo se debe a c

intercelular (intersticial). Este flujo se debe a c uatro factores:uatro factores: a) Presión capilar (P

a) Presión capilar (PCC))

Presión del plasma sobre la pared del capilar, que causa la salida de líquido hacia fuera del capilar. Presión del plasma sobre la pared del capilar, que causa la salida de líquido hacia fuera del capilar. b) Presión del lí

b) Presión del líquido intersticial (Pquido intersticial (Pif if ))

Provoca movimiento de líquido hacia el interior del

Provoca movimiento de líquido hacia el interior del capilar (cuando es positiva) o hacia capilar (cuando es positiva) o hacia fuera de él (si es fuera de él (si es negativa).negativa). c) Presión coloidosmótica del plasma (

c) Presión coloidosmótica del plasma (ππ_P_P))

Provoca el movimiento de líquido hacia dentro del capilar, debido a que la concentración de proteínas es mayor en el Provoca el movimiento de líquido hacia dentro del capilar, debido a que la concentración de proteínas es mayor en el plasma (dentro del capilar) que en el

plasma (dentro del capilar) que en el líquido intersticial (fuera del capilar).líquido intersticial (fuera del capilar). d) Presión coloidosmótica del líquido

d) Presión coloidosmótica del líquido intersticiaintersticial (l (ππ_if_if))

Presión del líquido intersticial sobre la pared del

Presión del líquido intersticial sobre la pared del capilar. Causa la salida de capilar. Causa la salida de líquido hacia fuera del capilar, debido alíquido hacia fuera del capilar, debido a proteínas pequeñas que salen del capilar por difusión hacia el

proteínas pequeñas que salen del capilar por difusión hacia el espacio intersticial.espacio intersticial.

Líquido Líquido intravascular intravascular (plasma) (plasma) 5%

5% _intersticial_intersticialLíquidoLíquido 15% 15% Líquido Líquido intracelular intracelular (LIC) (LIC) 40% 40% Otras Otras sustancias sustancias 40% 40%

Líquidos corporales

Líquido Líquido extracelular extracelular (LEC) (LEC) 20% 20% Agua Agua corporal corporal total total 60% 60%

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T

ermorregul

acio



n

Uno de los principales desafíos del organismo es m

Uno de los principales desafíos del organismo es m antener la temperatura, ya que el mantener la temperatura, ya que el metabolismo funciona en base aetabolismo funciona en base a enzimas (proteínas) que funcionan en rangos precisos; sobre las

enzimas (proteínas) que funcionan en rangos precisos; sobre las 41ºC se desnaturalizan, perdiendo su función y41ºC se desnaturalizan, perdiendo su función y

significando la muerte. El hombre debe mantener una temperatura corporal de unos 36,5 ºC, a pesar de la temperatura significando la muerte. El hombre debe mantener una temperatura corporal de unos 36,5 ºC, a pesar de la temperatura ambiental, a través de diversos mecanismos de

ambiental, a través de diversos mecanismos de ganancia y pérdida de calor:ganancia y pérdida de calor:

Mecanismos de pérdida de calor Mecanismos de pérdida de calor Mecanismos externos:

Mecanismos externos: a

a. Radiación. Radiación. Se pierde cerca del. Se pierde cerca del60%60% del calor como radiaciones infrarrojasdel calor como radiaciones infrarrojas b

b. Conducción a objetos. Conducción a objetos que estén más fríos que el que estén más fríos que el cuerpo, perdiendo cerca delcuerpo, perdiendo cerca del3%3% del calor.del calor. c

c . Conducción al aire. Conducción al aire, perdiendo cerca del, perdiendo cerca del12%12% d

d . Corrientes de . Corrientes de convecciónconvección, el aire alrededor del cuerpo se calienta y asciende, bajando una capa más fría, de manera, el aire alrededor del cuerpo se calienta y asciende, bajando una capa más fría, de manera que el cuerpo pierde calor al transferirlo a ésta.

que el cuerpo pierde calor al transferirlo a ésta. e

e. Evaporación. Evaporación. Se pierda cerca del. Se pierda cerca del 22%22% del calor, ya que se deben gastar 0,58 calorías para evaporar 1 gdel calor, ya que se deben gastar 0,58 calorías para evaporar 1 g ramo de aguaramo de agua (se gastan 12

(se gastan 12 a 18 calorías por a 18 calorías por hora). Este volumen de agua se hora). Este volumen de agua se pierde constantemente por perspiración insensible.pierde constantemente por perspiración insensible. Mecanismos internos:

Mecanismos internos: a.

a. Sudoración.Sudoración. El área preóptica del hipotálamo estimula la El área preóptica del hipotálamo estimula la liberación de sudor de las glándulas sudoríparas, el liberación de sudor de las glándulas sudoríparas, el cualcual permite perder calor por evaporación. Se pueden perder hasta 1,5 lts. de sudor por hora.

permite perder calor por evaporación. Se pueden perder hasta 1,5 lts. de sudor por hora. b.

b. Perspiración insensible.Perspiración insensible. Sin notarlo, se pierden diariamente unos 800 ml de agua, que sale por difusión de las células.Sin notarlo, se pierden diariamente unos 800 ml de agua, que sale por difusión de las células. c.

c. Vasodilatación.Vasodilatación. Los vasos sanguíneos periféricos se dilatan para aumentar el área de pérdida de calor, por esto es queLos vasos sanguíneos periféricos se dilatan para aumentar el área de pérdida de calor, por esto es que después de ejercicio intenso, como se

después de ejercicio intenso, como se necesita perder calor, la piel se enronecesita perder calor, la piel se enro jece.jece. d.

d. Jadeo.Jadeo. Principalmente en animales sin glándulas sudoríparas. Es controlado por la Principalmente en animales sin glándulas sudoríparas. Es controlado por la protuberancia anular.protuberancia anular. Mecanismos de ganancia de calor

Mecanismos de ganancia de calor Mecanismos externos:

Mecanismos externos: a

a. Radiación directa del sol. Radiación directa del sol. Se absorbe cerca del. Se absorbe cerca del 97%97% dede la radiación infrarroja que llega del sol.

la radiación infrarroja que llega del sol. b

b. Irradiación desde la . Irradiación desde la atmósferaatmósfera que actúa comoque actúa como pantalla amplificadora, de la misma forma

pantalla amplificadora, de la misma forma que el asfaltoque el asfalto o la nieve

o la nieve

Mecanismos de pérdida de calor Mecanismos de pérdida de calor

Mecanismos externos: Mecanismos externos: Radiación

Radiación

Conducción a objetos y al aire Conducción a objetos y al aire Corrientes de convección Corrientes de convección Evaporación Evaporación Mecanismos internos: Mecanismos internos: Sudoración Sudoración Jadeo Jadeo Perspiración insensible Perspiración insensible Vasodilatación Vasodilatación

Mecanismos de ganancia de calor Mecanismos de ganancia de calor

Mecanismos externos: Mecanismos externos: Radiación directa del sol Radiación directa del sol Irradiación desde la atmósfera Irradiación desde la atmósfera Mecanismos internos: Mecanismos internos: Vasoconstricción periférica Vasoconstricción periférica Piloerección Piloerección Termogénesis química Termogénesis química Espasmos musculares o

Espasmos musculares o tiritonestiritones

Mecanismos externos de pérdida de calor Mecanismos externos de pérdida de calor

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Tiroxina Tiroxina

Mecanismos internos: Mecanismos internos:

La temperatura del cuerpo está

La temperatura del cuerpo está regulada por mecanismosregulada por mecanismos de retroalimentación negativa, donde participa el sistema de retroalimentación negativa, donde participa el sistema nervioso y end

nervioso y endocrino, ocrino, especialmente especialmente el hipotálamo, dondel hipotálamo, dondee se encuentra el centro regulador de

se encuentra el centro regulador de la temperatura.la temperatura. El área preóptica del hipotálamo al detectar una El área preóptica del hipotálamo al detectar una

disminución de la temperatura, libera el factor liberador de disminución de la temperatura, libera el factor liberador de tirotrofina (TRH), el cual estimula la

tirotrofina (TRH), el cual estimula la secreción de tirotrofinasecreción de tirotrofina (TSH) desde la adenohipófisis. A su vez, la

(TSH) desde la adenohipófisis. A su vez, la tirotrofina viajatirotrofina viaja hasta la tiroides donde activa la liberación de tiroxina, hasta la tiroides donde activa la liberación de tiroxina, hormona que estimula la actividad metabólica, produciendo hormona que estimula la actividad metabólica, produciendo más calor.

más calor.

Mecanismos internos para ganar calor: Mecanismos internos para ganar calor: a.

a. Vasoconstricción cutánea periférica.Vasoconstricción cutánea periférica. Desde elDesde el

hipotálamo posterior, nervios simpáticos actúan sobre las hipotálamo posterior, nervios simpáticos actúan sobre las arteriolas para disminuir el diámetro de los

arteriolas para disminuir el diámetro de los vasosvasos

sanguíneos periféricos de la piel (la piel palidece). Así, se sanguíneos periféricos de la piel (la piel palidece). Así, se disminuye el área de pérdida de calor.

disminuye el área de pérdida de calor. b.

b.Piloerección.Piloerección. Nervios simpáticos actúan sobre losNervios simpáticos actúan sobre los

músculos erectores de los pelos, levantándolos de manera músculos erectores de los pelos, levantándolos de manera que sirven de aislamiento contra el medio externo.

que sirven de aislamiento contra el medio externo. c.

c. Espasmos musculares o tiritones.Espasmos musculares o tiritones. Se activan músculosSe activan músculos esqueléticos, generando calor mediante actividad muscular esqueléticos, generando calor mediante actividad muscular (movimientos voluntarios; calosfríos)

(movimientos voluntarios; calosfríos)

Vasoconstricción

Vasoconstricción periférica periférica Vasodilatación Vasodilatación periféricaperiférica

Clasifica

Clasificación de los ción de los organismoorganismos según el s según el control de la temperatura corporalcontrol de la temperatura corporal a. Endotermos (homotermos):

a. Endotermos (homotermos): Producen calor mediante su activo Producen calor mediante su activo metabolismo,metabolismo, manteniendo su temperatura corporal constante a pesar

manteniendo su temperatura corporal constante a pesar de la temperatura que tenga elde la temperatura que tenga el medio externo. (Mamíferos y aves)

medio externo. (Mamíferos y aves)

b. Ectotermos (poiquilotermos):

b. Ectotermos (poiquilotermos): Eliminan rápidamente el poco calor producido con suEliminan rápidamente el poco calor producido con su metabolismo, por lo que su temperatura c

metabolismo, por lo que su temperatura c orporal depende directamente de la temperaturaorporal depende directamente de la temperatura ambiental (anfibios, reptiles, peces). La salamandra y los peces

ambiental (anfibios, reptiles, peces). La salamandra y los peces pueden ajustar su metabolismo a lapueden ajustar su metabolismo a la temperatura ambiente (

temperatura ambiente (compensación de la compensación de la temperaturatemperatura).). Exposición del organismo al frío: Exposición del organismo al frío: Vasodilatación.

Vasodilatación. A bajas temperaturas el músculo liso de los vasosA bajas temperaturas el músculo liso de los vasos sanguíneos se paraliza causando una vasodilatación, lo que

sanguíneos se paraliza causando una vasodilatación, lo que ayuda aayuda a

suministrar sangre caliente a zonas frías. No es muy eficaz en el hombre. suministrar sangre caliente a zonas frías. No es muy eficaz en el hombre. Hipotermia artificial

Hipotermia artificial. La temperatura corporal puede bajarse hasta 32ºC. La temperatura corporal puede bajarse hasta 32ºC en situaciones como cirugías al corazón.

en situaciones como cirugías al corazón. Congelación.

Congelación. El agua al congelarse se El agua al congelarse se expande, causando dañoexpande, causando daño permanente como gangrena o necrosis.