Homeostasis

Departamento de Ciencias

Sector de Biologa

Profesora Deysy Maturana G.

Nombre: ..Curso: . Fecha: . Objetivo: Comprender la importancia de la mantencin del equilibrio del medio interno para la supervivencia de los seres vivos, destacando especialmente el rol de los sistemas renal, nervioso y endocrino.INTRODUCCIN En un organismo multicelular complejo como el de los animales superiores, la mayor parte de las clulas que lo constituyen no estn en contacto directo con el ambiente habitado por el animal, es un hecho plenamente establecido que la composicin, pH y temperatura del liquido intercelular se conservan constantes, mediante un conjunto de reacciones fisiolgicas que aseguran a los animales superiores una mayor estabilidad frente a los cambios en el medio exterior. Esta tendencia del organismo a mantener constante su medio interno se denomina HOMEOSTASIS. El trmino de homeostasis fue introducido por el fisilogo americano Walter Cannon estado de constancia o equilibrio del medio, frente a las variaciones del medio externo.El concepto de medio interno fue acuado en el siglo XIX por el fisilogo francs Claude Bernard, para referirse a las condiciones constantes del medio interno.El Medio interno est representado por el Lquido extracelular que rodea a las clulas de los pluricelulares y el lquido intracelular que corresponde a la composicin liquida del interior de la clula.

Compartimiento De Lquidos Corporales Compartimiento intracelular: Corresponde a todo lquido que est dentro de las membranas celulares, es el mayor compartimiento lquido, constituye cerca de 40% del peso corporal y aproximadamente el 63% del liquido total de nuestro cuerpo.Compartimiento extracelular: Todos los lquidos situados fuera de las clulas reciben el nombre de lquido extracelular y constituye cerca del 20% del peso corporal y aproximadamente el 37% del lquido total de nuestro cuerpo. El lquido extracelular puede dividirse en lquido intersticial, plasma, linfa y transcelular

1.- Lquido intersticial: Se encuentra en los espacios intercelulares (entre clulas). Una pequea parte est en forma libre y circula; mientras que probablemente ms del 99% est en forma de gel en los espacios intersticiales.2.- Plasma: Es la porcin no celular de la sangre. Constituye parte del lquido extracelular y comunica constantemente con el lquido intersticial a travs de los poros capilares. La perdida de plasma del sistema circulatorio a travs de los capilares se evita por la presin osmtica coloidal que ejercen las protenas plasmticas.3.- Linfa: Similar al plasma, formado a partir del liquido intersticial, que circula por los vasos linfticos.4.- Liquido transcelular: Es la porcin de lquido contenido dentro de los espacios epiteliales. Es el componente ms reducido del lquido extracelular. Podemos encontrar el liquido cefalorraqudeo, liquido intraocular, el liquido del tubo digestivo y el liquido de los espacio potenciales.a) Lquido cefalorraqudeo: Es producido por el plexo coroides en el interior del sistema ventricular.b) Liquido intraocular: Los lquidos intraoculares estn divididos en dos compartimientos, el humor acuoso situado en la cmara anterior del ojo, entre la cara anterior del cristalino y la cornea; el humor vtreo esta situado en la cmara posterior del ojo, entre el cristalino y la retina. c) Liquido de los espacios potenciales: Hay algunos espacios en el cuerpo humano que en estado normal poseen solo algunos mililitros de lquido. Estos espacios, llamados espacios virtuales o potenciales incluyen los siguientes: Cavidad pleural: ubicado entre los pulmones y la pared torxica.

Cavidad pericrdica: espacio entre el corazn y el saco pericrdico que lo envuelve. Cavidad peritoneal: espacio entre el intestino y la pared abdominal.

Cavidad articulares: ubicado en las articulaciones.Por lo regular estos espacios estn vacos, excepto porque poseen algo de liquido viscoso y lubricante que permite a las superficies tisulares que envuelven a los espacio deslizarse una sobre otra, lo cual facilita el movimiento libre de los pulmones en la cavidad torxica, el movimiento libre del corazn en la cavidad pericrdica, etc.El ingrediente principal de los lquidos potenciales es el cido hialuronico, que da al lquido una consistencia igual a la de la saliva.

Regulacin de nuestro organismoLa homeostasis es un estado de equilibrio entre todos los sistemas del organismo que este necesita para sobrevivir y funcionar correctamente.

En la homeostasis las concentraciones de azcar en la sangre, presin arterial, los electrolitos (iones sodio, potasio, etc.), la energa, el oxgeno, las protenas y la temperatura se ajustan constantemente para responder a los cambios en el interior y exterior del cuerpo. De esa manera, todos los sistemas se mantienen en un nivel normal, si se altera el equilibrio interno entraran a participar los mecanismos homeostticos formado por el Sistema Endocrino y Sistema Nervioso.La homeostasis se basa en sistemas de control bien establecidosLos mecanismos homeostticos se estructuran en base a sistemas de control homeostticos de origen nervioso y endocrino. Los distintos factores fsicos y qumicos que son mantenidos en forma constante por el organismo responden a una fisiologa idntica o al menos anloga a las vas de regulacin de ciertas hormonas endocrinas. De esta manera, todo sistema de control homeosttico posee los siguientes componentes:EstmuloReceptorCentro integradorEfector

Del medio interno o externo, fsico o qumico, detectados por un...Encargado de comprender la variacin producida y enviar seales a travs de vas aferentes hormonales o nerviosas hasta un...Que puede estar en el sistema nervioso o en una glndula endocrina, procesando toda la informacin, a veces contrapuesta, que recibe desde los receptores para responder a travs de una va eferente nerviosa u hormonal hasta el...Que es la estructura, generalmente un tejido muscular o glandular, encargado de ejecutar la respuesta ms adecuada al estmulo.

De esta manera, el estmulo original puede ser contrarrestado o eliminado. En todos los casos, el sistema de control sustenta una retroalimentacin negativa, vale decir, cuando se produce un aumento en el producto de la reaccin, disminuye su produccin (y viceversa). Si bien existen mecanismos de retroalimentacin positiva, estas tienden a asociarse con estados patolgicos o anormales.

El organismo debe: 1.- Mantener constante la temperatura corporal (termorregulacin)

2.- Mantener la cantidad de agua y de iones (Osmorregulacin)

3.- Mantener constante la concentracin de glucosa de la sangre (Control de la glicemia)

4.- Conservar el pH dentro de ciertos rangos.

En los organismos animales ms evolucionados, sobre todo en el hombre, los sistemas nervioso y endocrino se interrelacionan estrechamente para construir diferentes Sistemas de control y homeosttico.

TERMORREGULACINEl concepto termorregulacin hace referencia al mantenimiento de la temperatura corporal dentro una zona especfica bajo condiciones que involucran cargas trmicas internas (metablicas) o externas (ambientales). En otras palabras, es la homeostasis de la temperatura, la cul implica el mantenimiento y equilibrio de la temperatura interna del cuerpo en niveles constantes.El mantenimiento de la temperatura corporal es posible por la capacidad que tiene el cuerpo para poner en marcha una serie de mecanismos que favorecen el equilibrio entre la produccin y la prdida de calor. Cuando la produccin de calor en el cuerpo es mayor a la velocidad a la que se est perdiendo, se acumula el calor dentro del cuerpo y aumenta la temperatura corporal. Al contrario, cuando la prdida de calor es mayor, descienden el calor y la temperatura corporal.

En el lenguaje comn, los animales frecuentemente se caracterizan como de sangre fra o de sangre caliente, pero el trmino que se debiera utilizar es poiquilotermo y homeotermo.

Poiquilotermo es un animal con temperatura corporal variable, mientras que un homeotermo mantiene la temperatura del cuerpo constante. Se considera que la mayora de los mamferos y aves que conocemos son homeotermos.Segn la fuente generadora de calor los organismos pueden ser:

Endotrmicos: Mantienen su temperatura corporal generando calor a travs del metabolismo (aves y mamfero).

Ectotermicos: Mantienen su temperatura corporal a travs de fuentes externas de calor (sol), como los reptiles.La termorregulacin es coordinada a partir de un termostato central y varios mecanismos efectores

La temperatura del cuerpo est regulada, en gran medida, por mecanismos de retroalimentacin negativa donde participa el sistema nervioso, especialmente el hipotlamo. Este sistema, tiene tres componentes principales: los termorreceptores, que captan la temperatura del cuerpo; los rganos efectores que controlan la produccin o prdida de calor, y un centro integrador, que compara la temperatura percibida con la temperatura "normal" o de "referencia". Esta "temperatura normal" se refiere a la temperatura del interior del cuerpo antes que a la temperatura de la superficie o de los brazos, piernas y tejidos colocados inmediatamente bajo la piel. En el ser humano corresponde a 36,7C.

Si la temperatura corporal es muy alta o muy baja, el centro regulador ubicado en el hipotlamo, activa el sistema efector apropiado, retornando la temperatura del cuerpo a la normalidad.

Hay dos grupos de receptores capaces de detectar los cambios producidos en la temperatura del cuerpo. Uno en la piel, considerado como termorreceptor perifrico, y otro grupo en ciertas estructuras corporales de mayor profundidad (termorreceptores centrales). La informacin procedente de estos receptores se transmite a travs de los nervios aferentes y de las vas ascendentes que van al hipotlamo. Este centro nervioso responde con una salida eferente apropiada. As, la estimulacin de los receptores del fro pone en juego los mecanismos productores y conservadores del calor, mientras que la estimulacin de los receptores del calor hace que se realice exactamente lo contrario.

Ahora bien, cuando el cuerpo se enfra mucho, el termostato hipotalmico utiliza los siguientes procedimientos reguladores para aumentar y/o mantener el calor corporal:

Cabe sealar que el aumento de la secrecin de adrenalina y noradrenalina por la mdula adrenal tambin ayuda a elevar el nivel del metabolismo celular.

OSMORREGULACINEs un mecanismo que controla la homeostasis de los lquidos y de los iones del medio interno. La cantidad de agua en el cuerpo y de iones, debe mantenerse constante. Problema comn a todos los animales. As por ejemplo en los Protozoos como la Ameba y el Paramecio, existen Vacuolas contrctiles que eliminan los excesos de agua desde la clula.

En Pluricelulares, el control de agua est asociado al Sistema excretor, al igual que la concentracin de iones y de desechos metablicos. Los desechos metablicos son el agua, el dixido de carbono, eliminado por branquias, pulmones o trqueas y los desechos nitrogenados. El agua y los desechos nitrogenados, en animales superiores son excretados por los riones.

Los desechos nitrogenados provienen de los aminocidos no utilizados en la formacin de las protenas. Proceso que comienza con la desaminacin, o sea, la separacin del grupo amino-

(NH2) del aminocido y convertido en amoniaco (NH3).

El amonaco es txico para las clulas. Los animales pequeos de agua dulce lo eliminan con facilidad. Los ms complejos, convierten el amonaco en productos catablicos menos txicos como la urea y el cido rico que pueden ser eliminados gradualmente.

Insectos, reptiles y aves transforman al amonaco en cido rico, producto insoluble que se excreta como un sustancia pastosa suspendida en muy poco agua.

Anfibios y Mamferos, convierten al amonaco en urea, compuesto soluble que no causa dao a los tejidos.

La mantencin del medio interno se basa en el equilibrio del volumen hdrico

Como los animales terrestres no siempre tienen acceso automtico al agua dulce o salada, deben regular su contenido hdrico equilibrando las ganancias y las prdidas:Los animales ganan agua:

Bebiendo lquidos e ingiriendo alimentos que contienen agua

Por procesos oxidativos que se producen en las mitocondrias. Ej. al oxidarse 1 gramo de glucosa, se forman 0,6 gramos de agua, al oxidarse 1 gramo de protena, se originan 0,3 gramos de agua y al oxidarse 1 gramo de grasa, se produce 1,1 gramos de agua.

En promedio, el humano bebe aproximadamente 2.300 mililitros de agua por da en alimentos y bebidas, y gana unos 200 mililitros adicionales por la oxidacin de las molculas de nutrientes.

Al mismo tiempo, se pierde agua:

A travs de los pulmones, en la forma de exhalacin de aire hmedo.

Por las heces fecales.

Por la piel, tanto por transpiracin como por evaporacin.

Por excrecin en forma de orina, porcentualmente la va ms importante de todas.

Variacin de la prdida de agua en distintas situaciones

Analiza la informacin de la tabla y responde en tu cuaderno las siguientes preguntas:

1. Qu proceso fisiolgico elimina la mayor cantidad de agua? Cul es el rgano involucrado?

2. Qu proceso fisiolgico elimina la menor cantidad de agua? Cul es el rgano involucrado?

3. Qu relacin existe entre el agua ingerida y la eliminada?

4. Si se comparan las condiciones normales con las de un clima caluroso y el estar bajo ejercicio prolongado, mediante qu mecanismos ocurre la mayor prdida de agua? En cules la menor?

5. Cules son los principales factores que regulan el balance de agua corporal?La capacidad selectiva de la membrana plasmtica genera gradientes inicos

Comportamiento de clulas en ambiente hipo e hipertnico

Los riones poseen una estructura basada en subunidades morfofuncionales: los nefrones.

Los riones son dos rganos en forma de poroto, de coloracin rojo pardo, situados en la pared posterior de la cavidad abdominal, por detrs del estmago y del hgado, a ambos lados de la columna vertebral. Su masa oscila entre 120 y 200 gramos y miden 10 a 12 centmetros de longitud por 5 a 6 centmetros de ancho. Cada rin presenta un borde cncavo, en cuyo centro hay una depresin llamada el hilio renal, lugar por el cual llegan o salen del rin la arteria renal, venal renal y nervios, para desembocar en una cmara en forma de embudo llamada urter, el que desemboca en la vejiga. sta est ubicada en la regin plvica, presenta forma globosa y tiene una capacidad fisiolgica de alrededor de 300 cc. de orina. De la vejiga sale la uretra, conducto por el cual la orina sale al exterior. En el hombre la uretra es ms larga y se extiende desde el cuello de la vejiga hasta la extremidad libre del pene, en donde finaliza en un orificio llamado meato urinario. En el hombre la uretra sirve de conducto de salida tanto de orina como semen. En la mujer, la uretra es corta (3 a 4 cm.) y se extiende desde la vejiga hasta el meato urinario ubicado en el vestbulo vaginal.

Internamente el rin presenta dos zonas:

La corteza, zona ms externa, aprecindose como una capa granulosa, donde se distinguen una estructuras puntiformes de color rojo oscuro: los corpsculos de Malpighi.

La mdula, zona ms interna del rin, con estras longitudinales que corresponden a 10 a 20 estructuras en forma de pirmides (pirmides de Malpighi), separadas entre s y que confluyen hacia los clices renales, que finalmente desembocan en la pelvis renal. La unidad anatmica y funcional del rin es el nefrn. Se calcula que ambos riones humanos poseen juntos ms de dos millones de nefrones. El nefrn se compone de las siguientes partes:

NefrnZona vascularArteriolas aferente y eferente

Glomrulo

Capilares peritubulares

Vnula

Zona tubularCpsula de Bowman

Tbulo contorneado proximal

Asa de Henle

Tbulo contorneado distal

El nefrn comienza con una protuberancia esfrica, el corpsculo renal, el cual se compone a su vez del glomrulo, un ovillo de capilares conectados a una arteriola aferente (que ingresa a la cpsula) y una arteriola eferente (que sale de la cpsula) y de la cpsula de Bowman, la cual consta de una doble pared y recubre la madeja de capilares. De este modo, la arteriola aferente transporta la sangre desde la arteria renal al glomrulo y la arteriola eferente la conduce fuera del mismo, a una red de capilares que envuelve los diversos segmentos del tbulo renal (de ah su nombre: "capilares peritubulares"). Posteriormente se transforman en capilares venosos, que fluyen a vnulas, las que a su vez, se renen en la vena renal.

La cpsula de Bowman se contina en un tbulo constituido por tres segmentos: el tbulo contorneado proximal que se ubica en la corteza; luego viene un conducto recto, de dimetro menor y en forma de "U", el cual penetra en la mdula y luego vuelve a la corteza, llamada asa de Henle. Una vez en la corteza este tubo se ensancha constituyendo el tbulo contorneado distal.Finalmente, el tbulo contorneado distal desemboca en un tubo recto de mayor dimetro, el que se dirige hacia la mdula y se vaca en la pelvis renal. Este ltimo es el tubo colector y en l desembocan los tbulos contorneados dstales de varios nefrones.

El funcionamiento del nefrn se basa en tres procesos: filtracin, reabsorcin y secrecin

La sangre llega al glomrulo por la arteria renal y sus ramificaciones, donde se filtra a travs de la pared capilar de la cpsula de Bowman. Esta es una membrana semipermeable, sirve de filtro ya que pasan sustancias de molculas menores que todos los poros que presenta.

En el espacio interior de la cpsula de Bowman se secreta la orina primitiva, por ultrafiltracin desde el glomrulo, que por reabsorcin y secrecin, se transforma en orina final a su paso hacia la pelvis renal, en el sistema tubular del nefrn y en los tubos colectores. El filtrado glomerular contiene todos los componentes del plasma sanguneo (glucosa, iones como Cl-, Na+, K+, aminocidos, etc.) excepto las protenas, cuyas molculas no pueden atravesar la cpsula de Bowman debido a su mayor tamao. La mayor parte de esta orina primitiva se reabsorbe, es decir, se recupera. La cantidad total de filtrado se eleva a 180 litros diarios, pero slo se excretan 1,5 litros de orina. Los capilares peritubulares reabsorben el agua y gran parte de las sustancias disueltas en sta. Dicho lquido vuelve a la circulacin sangunea a travs de la vena renal. El resto, lo no reabsorbido, se vierte por los tubos colectores a la pelvis renal. La orina final contina fluyendo por los urteres hacia la vejiga.

A partir de lo anterior se deduce que si la orina eliminada fuese igual a la del filtrado glomerular, la excrecin sera un proceso desastroso, pues as se perdera una gran cantidad de: agua, glucosa, aminocidos, sales minerales, etc. Pero la cantidad y calidad de las sustancias presentes en la orina son muy diferentes de la de los filtrados glomerulares. La composicin de la orina puede sufrir modificacin a su paso por los tbulos renales, pero ya no se modifica a su paso por la pelvis renal, urteres, vejiga y uretra.Las paredes de los tbulos renales estn formadas por una simple fila de clulas epiteliales cuboides o planas. Las clulas que constituyen el tbulo proximal poseen gran cantidad de mitocondrias y el borde superior de sus clulas posee una serie de microvellosidades, llamadas en su conjunto, "ribete en cepillo". Estas prolongaciones son las que permiten absorber del filtrado glomerular gran parte de su composicin. Esta reabsorcin es selectiva, de acuerdo a las necesidades del organismo y para reintegrarlas a la corriente sangunea se debe realizar un proceso de transporte activo en la mayora de los casos, pues el traslado de sustancias es contra la gradiente de concentracin. Tales sustancias son: glucosa, aminocidos, fructosa, hormonas, vitamina C, iones inorgnicos (Na+, K+, Ca+2, (HCO3)-, (PO4)-3, (SO4)-3). El agua, por su parte, es reincorporada a la sangre mediante osmosis.El filtrado pasa al asa de Henle y cuando se acerca al tbulo distal nuevamente se produce salida de Na+ mediante transporte activo. La diferencia es que esta vez la salida de iones no va acompaada de agua, porque las paredes del asa de Henle son poco permeables, lo que determina finalmente que el filtrado dentro del asa se vuelva hipotnico respecto de la sangre y contine su paso al tbulo distal que posee permeabilidad variable. Aqu es donde se reabsorbe Na+.Finalmente, el filtrado llega al tubo colector, que tambin es de permeabilidad variable y tambin deja salir agua por osmosis cuando el organismo lo requiere.El rin humano elabora aproximadamente 125 litros de filtrado por cada litro de orina eliminada. Los 124 litros de agua restante son reabsorbidos por el rin, resultando una orina hipertnica. El proceso de reabsorcin determina la concentracin de las sustancias que se excretan en la orina. En primer lugar, el lquido que ingresa en el tbulo contorneado proximal es isotnico con el plasma sanguneo. Si bien a este nivel el sodio y otros solutos son bombeados fuera del tbulo, el lquido permanece isotnico porque tambin se desplaza agua por osmosis. Al avanzar por la rama descendente del asa de Henle, el lquido se hace ms hipertnico por la salida de agua por osmosis. A medida que el lquido asciende por la otra rama del asa de Henle, se vuelve ms diluido al ser bombeado el Na+ y el Cl- al exterior. Al llegar al tbulo contorneado distal, el lquido es hipotnico con respecto al plasma y permanece en ese estado a travs del tbulo contorneado distal. El lquido pasa despus al tbulo colector, atravesando una vez ms la zona medular de elevada concentracin salina. La secrecin tubular es un proceso por el cual las molculas que permanecen en el plasma despus de la filtracin y reabsorcin son extradas selectivamente de la circulacin peritubular por las clulas de las paredes tubulares y luego secretadas por ellas al filtrado. Finalmente, el lquido resultante, ahora orina, abandona el nefrn y pasa a la pelvis renal, que en esencia es un embudo. La orina gotea continuamente a travs del urter hacia la vejiga, rgano que almacena la orina hasta que es excretada a travs de la uretra.

GUIA GUA DE ESTUDIO HOMEOSTASIS

Cuando los termorreceptores detectan un aumento de la temperatura, el hipotlamo coordina la reduccin del calor corporal de tres maneras:

Los vasos sanguneos de la piel se dilatan, de modo que el calor se transfiere desde la sangre a la piel ocho veces ms rpido que lo normal. Tal dilatacin es causada por la inhibicin de los centros nerviosos en el hipotlamo posterior, que generalmente causa la constriccin de los vasos sanguneos.

La transpiracin aumenta, con el consiguiente incremento de la evaporacin del sudor, lo que provoca a su vez una mayor disipacin del calor.

La accin de tiritar y otras actividades musculares que aumentan el calor corporal son inhibidas.

Los centros hipotalmicos posteriores causan la constriccin de los vasos sanguneos perifricos, reduciendo de esta manera la prdida de calor a travs de la piel.

El hipotlamo estimula la accin de "tiritar" y la termognesis. Tiritar puede elevar la produccin de calor 5 veces sobre lo normal.

El hipotlamo permite que los pelos de la piel se pongan erectos (piloereccin), lo que hace que se forme una capa de aire aislante, con lo cual no se pierde calor.

Aumenta su secrecin de la hormona liberadora de tirotrofina. Esta hormona estimula la secrecin de hormona tirotrofina de la hipfisis anterior. A su vez, sta estimula a la glndula tiroides para que secrete tiroxina, que aumenta el metabolismo celular y, por ende, el calor corporal.

La membrana plasmtica presenta una permeabilidad selectiva, es decir, es permeable al agua pero impermeable a ciertos solutos disueltos en agua. Cada vez que la concentracin de solutos es mayor en un lado de la membrana que en el otro, pasa agua a travs de la membrana hacia el lado de mayor concentracin de solutos (osmosis) hasta alcanzar el equilibrio osmtico. En el caso de la clula, sta se hincha o se deshidrata. El medio isotnico es aquel en el cual las clulas no sufren cambios en su contenido acuoso. El medio hipertnico por ejemplo una solucin salina - causa disminucin de volumen celular. El medio hipotnico como el agua destilada - causa aumento del volumen celular. Ambas situaciones se esquematizan en la figura siguiente