Unidad I Homeostasis

40
Fisiología Animal 1 Que es la fisiología? Knut Schmidt-Nielsen (1915-2007) ...es el estudio de como funcionan los animales...

description

Esta es la primera unidad Chamucos!!

Transcript of Unidad I Homeostasis

Page 1: Unidad I Homeostasis

1

Fisiología Animal 1

Que es la fisiología?

Knut Schmidt-Nielsen (1915-2007)

...es el estudio de como funcionan los animales...

Page 2: Unidad I Homeostasis

2

Introducción 2

Page 3: Unidad I Homeostasis

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

Page 4: Unidad I Homeostasis

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

Page 5: Unidad I Homeostasis

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

Page 6: Unidad I Homeostasis

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

Page 7: Unidad I Homeostasis

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

Page 8: Unidad I Homeostasis

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

Page 9: Unidad I Homeostasis

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)

Page 10: Unidad I Homeostasis

10

Introducción 10

Niveles de organización biológica

Page 11: Unidad I Homeostasis

11

Introducción 11

Fisiología

Aplicada

HUMANOS

Animales de importancia comercial

Page 12: Unidad I Homeostasis

12

Introducción 12

Page 13: Unidad I Homeostasis

13

HOMEOSTASIS

UNIDAD 1

Page 14: Unidad I Homeostasis

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.

Page 15: Unidad I Homeostasis

15

Regulación Interna 15

Organismos multicelulares

Conformistas Reguladores Energía

Page 16: Unidad I Homeostasis

•  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.

Page 17: Unidad I Homeostasis

•  “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”

Page 18: Unidad I Homeostasis

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:

Page 19: Unidad I Homeostasis

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.

Page 20: Unidad I Homeostasis

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

Page 21: Unidad I Homeostasis

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.

Page 22: Unidad I Homeostasis

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

Page 23: Unidad I Homeostasis

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.

Page 24: Unidad I Homeostasis
Page 25: Unidad I Homeostasis

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 ?

Page 26: Unidad I Homeostasis
Page 27: Unidad I Homeostasis

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.

Page 28: Unidad I Homeostasis

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.

Page 29: Unidad I Homeostasis

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.

Page 30: Unidad I Homeostasis

30

Ambiente externo

Am

bie

nte

inte

rno

Sistemas de control biológico

Regulación fisiológica (Regulación)

Ajuste fisiológico (Conformación)

Conformador Regulador

Osmoconformadores Termoconformadores

Osmoreguladores Termoreguladores

Page 31: Unidad I Homeostasis

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.

Page 32: Unidad I Homeostasis

32

La regulación disminuye la fluctuación de la variable

  No es perfecta.

  Toma tiempo.

Page 33: Unidad I Homeostasis

33

Page 34: Unidad I Homeostasis

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.

Page 35: Unidad I Homeostasis

Indirecta: • Agentes químicos

•  Sistema endocrino Mensajeros químicos (hormonas)

•  Sistema nervioso (Neurotransmisores)

Page 36: Unidad I Homeostasis

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

Page 37: Unidad I Homeostasis

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

Page 38: Unidad I Homeostasis

38

Concentración de glucosa

Páncreas

Células beta

Páncreas

Células alfa

Insulina

Hígado

Glucagon

Hígado

Glucagon

Insulina

Gluconeogénesis

Glucogenolisis

Page 39: Unidad I Homeostasis

39

Pote

nci

al e

léct

rico

(m

V)

Tiempo (ms)

-70

30

0

Page 40: Unidad I Homeostasis

40

Pote

nci

al e

léct

rico

(m

V)

-70

30

0

Tiempo (ms)

Canales Na abiertos

Umbral

MAS Canales Na abiertos

RETROALIMENTACIÓN

-60