HOMEOSTASIS TERMORREGULACION Y OSMORREGULACION

1. HOMEOSTASISTERMORREGULACION Y OSMORREGULACION Lic. Carla Gonzales

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 • Pequeños cambios en el ambiente producen una perturbación, a la que el sistema tiene que responder

3. Claude Bernard • Observó 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. • Nivel tónico de actividad: Un agente puede existir cuando tiene una moderada actividad que puede variar ligeramente arriba o abajo. • Controles 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 • Señales 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 enfermedado 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 Tc generando calor por el metabolismo (aves y mamíferos). • ECTOTERMICOS Mantienen su Tc a través de fuentes externas de calor (sol), como los reptiles.

12. MECANISMOS DE INTERCAMBIO DE ENERGIA • CONDUCCION Transferencia de calor por contacto directo • RADIACION Transferencia 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 • Cantidad de energía total empleada por un animal por unidad de tiempo • Afectada por • Mediciones estandarizadas son necesarias para • TM 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

15. 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) • 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 • TMB • TME

16. Costo energético diario de un animal salvaje por unidad de tiempo • Tasa promedio de utilización de energía • Incluye • TMdC • 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. • 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.

20. SISTEMA REGULADOR DE LA TEMPERATURA • Sistema 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.

21. DETECCION DEL FRIO • Surgen 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.

22. DETECCION DE CALOR • El 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 • ↓T4 • Reacción 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. 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 BENEFICIOS DE LA ECTOTERMIA

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:ISOMETRIA • 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) = ↓ VO2 • ↑ VO2 ↑ tasa metabolica > producc. de calor. • Asumiendo que VO2 es proporcional a Pc: • Vaca diseñada a partir del VO2 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 VO2 (mL / h) = Log 0.68 + 0.75 Log Pc

41. HIBERNACION • Desaparece prácticamente cualquier función metabólica. • Poiquilotermos: • Disminuyen el azúcar en sangre • Aumentan el almacenamiento de glucógeno en el hígado • Disminuye la frecuencia cardiaca. • Homeotermos: • Se comportan como poiquilotermos adoptando una hipotermia controlada. • Respiración, frecuencia respiratoria y cardiaca bajan notablemente • La 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

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

49. PROTONEFRIDIO • Son típicos animales sin celoma • Constan 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 • Estructuras 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 • Los desechos salen al exterior por el nefridioporo.