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Regulación y homeostasis

Todo ser vivo, tanto los organismos simples como los ya evolucionados, realizan una serie de funciones que deben ser coordinadas y reguladas para que se desarrollen adecuadamente. Esta regulación es necesaria para responder a los estímulos y adaptarse a los cambios del medio ambiente, esto permite a los seres vivos vivir en armonía con su medio ambiente.

Una característica sorprendente del medio interno es la de permanecer constante, sin importar los cambios, algunas veces severos, con las condiciones externas. La temperatura del ambiente externo puede variar desde el punto de congelación hasta más de 38ºC, sin embargo la temperatura interna permanece cerca de 37ºC.

 

El fisiólogo francés Claude Bernard (1813-1878) dijo: “todos los mecanismos vivientes, tan variados como son, tienen un solo objeto: el de preservar constantes condiciones de la vida en el medio interno".
El principio de Bernard, el ambiente interno provee una forma de considerar la multitud de actividades fisiológicas dentro de un organismo complejo; como consecuencia muchos controles fisiológicos han evolucionado para mantener el medio interno sin variaciones.

Una de las características más importantes de los mecanismos fisiológicos de control,es la de estar dentro del sistema que regulan. Estos controles manifiestan el sistema de equilibrio, que es aquel, cuyas características totales no cambian.
El estado de equilibrio dinámico en los seres vivos se llama homeostasis, y se consigue por medio de mecanismos de autorregulación, la respuesta a un aumento o descenso en la cantidad de alguna sustancia en el cuerpo es característico de todos los sistemas homeostáticos.

La temperatura corporal de un animal poiquilotermo es la misma del ambiente y por eso son llamados de sangre fría ( ranas, culebras, lagartijas) pero aun cuando estos animales varían su temperatura de acuerdo con el ambiente, en algún momento son capaces de mantenerla constante, mediante respuesta de comportamiento que les permite sobrevivir, la capacidad que tienen los animales para regular su temperatura influye directamente en la regulación de reacciones enzimáticas y químicas, esto les permite permanecer en equilibrio ante los cambios bruscos de temperatura, por mucho que varíen las condiciones ambientales.



En aves y mamíferos la producción de calor está equilibrada de modo dinámico con la pérdida de éste, de modo que se mantiene siempre una temperatura interna constante en su cuerpo. Se dice que estos animales son de sangre caliente o “homeotermos”.

Existen una serie de mecanismos reguladores en los seres vivos que les hace mantener constante su temperatura, si estos mecanismos no existieran se originarían alteraciones a nivel del sistema nervioso e incluso podrían ocasionar la muerte.


Regulación de la temperatura:
La homeostasis es el método por medio del cual se mantiene constante la temperatura del cuerpo de un animal de sangre caliente, si se eleva la temperatura del ambiente externo, una región especial del encéfalo, el hipotálamo, estimula la transpiración de la glándulas sudoríparas. El hipotálamo está formado por un tejido particularmente sensitivo a los cambios de temperatura de la sangre que pasa por él.

El aumento en la transpiración enfría el cuerpo, esto se debe al hecho de que las moléculas de agua absorben calor del cuerpo cuando se evaporan de la superficie de la piel, a medida que la temperatura del cuerpo desciende, disminuye la estimulación del hipotálamo, esto produce una reducción en la velocidad de transpiración.

Función del hipotálamo: La constante de la temperatura se mantiene gracias aun sistema automático llamado termostato que se encuentra en el hipotálamo, que controla la temperatura corporal y dispara los mecanismos apropiados de regulación.

Aunque la superficie de la piel está cubierta de receptores para el calor y el frío, éstos no están directamente implicados en la regulación de la temperatura interna, los receptores de la piel únicamente señalan cambios de temperatura externa y estas señales se dirigen a los centros conscientes del cerebro, no pasando por el centro inconsciente del hipotálamo.

La hormona tiroidea aumenta el ritmo metabólico, la piel de una persona cuyas glándulas tiroideas no funcionan normalmente siempre está fría y se quejan de la falta de calor en su cuerpo. Las glándulas tiroideas como las sexuales se encuentran bajo el control de la hipófisis que a su vez está regulada por el hipotálamo, si sigue en descenso la temperatura la glándula suprarrenal produce adrenalina, que también eleva el ritmo metabólico del cuerpo aumentado la producción de calor.

En los sistemas homeostáticos, funciona un mecanismo de retroalimentación, mediante lo cual lo que sale del sistema, entra nuevamente girando las instrucciones o provocando la respuesta adecuada para mantener el equilibrio.

Se conocen dos tipos de retroalimentación en los sistemas autorreguladores:

La retroalimentación negativa

Es la que produce un cambio en la dirección del sistema y lo dirige en otro sentido, se llama también retroalimentación correctiva, por ejemplo, en el caso humano el aumento de sudor por efecto de un ejercicio físico continuo trae como respuesta la disminución de la temperatura del cuerpo.
La retroalimentación positiva trabaja en la misma dirección del sistema y más bien es reforzada.



Cuando aumenta la temperatura se excita el nervio vago y los procesos de combustión disminuyen, se dilatan los vasos cutáneos para aumentar la irradiación de calor, aumentado además la sudoración.



Regulación del azúcar en sangre:
La glucosa es el principal carbohidrato combustible presente en la sangre y, en el caso de muchos órganos, el combustible básico. El plasma sanguíneo lo conduce a todas partes del cuerpo.

En el tejido adiposo es la materia prima de la síntesis de ácidos grasos (lipogénesis) y del glicerol activado necesario para convertir los ácidos grasos inestables en grasas neutras más estables (esterificación). El metabolismo de la glucosa es importante en el uso, la restitución y la distribución de todos los mecanismos metabólicos, de manera pues, que las alteraciones bruscas de las concentraciones de azúcar en sangre afectan el funcionamiento y la salud del organismo poniendo en peligro su vida. Cuando las concentraciones de azúcar son bajas se debe a que el encéfalo consume por completo la glucosa como combustible. Varias hormonas actúan conjuntamente para que el azúcar de la sangre se mantenga estable, pero la más importante es la insulina.

Un gran número de órganos están encargados de mantener la glucosa en sangre a un nivel constante, estos son, el hígado, el páncreas, la porción medular de la glándula suprarrenal y el hipotálamo, éste, sirve como centro regulador principal.

Cuando se toma alimento, entran grandes cantidades de glucosa a la sangre a través de la vena porta la cual va del intestino delgado al hígado, en el hígado se metabolizan la glucosa a glicógeno que va a ser almacenado. Para que se mantenga el nivel de azúcar sanguíneo, el hígado libera pequeñas cantidades de glucosa en la vena hepática que va del hígado al corazón a través de la vena cava.




Mecanismos adaptativos para mantener la regulación del medio interno: Los mamíferos se adaptan a los excesos de temperatura y buscan mecanismos que les permita controlarlos, ellos buscan alternativas para protegerse de las temperaturas que les afecten su organismo, existen en el organismo sistemas que les permiten controlarla y poder mantener el equilibrio con el medio ambiente.


Las migraciones:
constituyen mecanismos adaptativos que les permiten regular su medio interno, éstas, pueden ser altitudinales, que son las que están asociadas a los cambios de clima y se ve más que todo en las aves y mamíferos, ya que buscan mejores condiciones ambientales que les permita sobrevivir.

Existen otros mamíferos, como las ballenas que realizan migraciones latitudinales en busca de alimentos y de mejores condiciones que les permitan conservar el calor en los depósitos de grasa que hay en su piel, para regular la temperatura y el metabolismo.

Hibernación ; la realizan los animales para ajustar el gasto energético, en el período que antecede a la hibernación, los animales se preparan fisiológicamente sobrealimentándose y depositando grasa en su organismo y esto les provoca la quietud en su organismo.
En los animales que hibernan se producen cambios fisiológicos, pero no dejan de percibir las alteraciones del medio exterior.


Cuando la temperatura desciende de forma brusca y sostenida, el cerebro envía corrientes a los músculos para ponerlos en movimiento y el individuo comienza a titiritar, éste es un mecanismo automático de los músculos del esqueleto provocando escalofrío, en ese momento decimos “se me puso la piel de gallina”, porque hubo contracciones en la musculatura lisa de la piel; en muchos mamíferos y pájaros la contracción de estos músculos provoca la erección de plumas o pelos, lo que produce una capa de aire que rodea al cuerpo y sigue como aislante térmico.

La estivación: Es el nombre que se le da a los animales que reducen sus funciones metabólicas para sobrevivir en zonas templadas que afrontan períodos de sequía prolongados. Un ejemplo de este mecanismo adaptativo es el del camello. Una de las ventajas de este animal es que excreta una orina más concentrada, lo que significa que no requiere de tanta agua para disolver sus productos de desecho, además él puede perder proporcionalmente más aguan que el ser humano y seguir funcionando bien. Otra característica de los camellos es que toleran las fluctuaciones de la temperatura interna hasta 6 ºC.


Mecanismo de Regulación Hormonal:
Existen varios mecanismos de regulación mediante los cuales, las hormonas mantienen el equilibrio entre el medio interno y externo del organismos (homeostasis).

A.- la secreción de algunas hormonas es regulada directamente por la necesidad de disponer de ellas. Un nivel alto de calcio en la sangre suprime la producción de paratormona , un nivel bajo la estimula.

El nivel de azúcar en la sangre actúa directamente sobre los islotes de Langerhans promoviendo en ellos la respuesta apropiada; la presión osmótica de la sangre desencadena la producción de vasopresina y por consiguiente su propio reajuste, esto se hace con la ayuda del sistema nervioso.

B.- En algunos casos, la respuesta de una glándula a nivel de la sustancia que ella regula, tiende a ser lenta. La demora en la respuesta puede causar fluctuaciones nada beneficiosas por encima y por debajo del nivel deseado. Esto se puede corregir con la acción de una segunda hormona que actúa antagónicamente con respecto a la primera.

La acción antagónica de un par de hormonas que serían, la insulina-glucagón y paratormona , proporciona al organismo un mecanismo de control y regulación para restablecer el equilibrio homeostático cuando ocurra cualquier perturbación.

C.- En tercer lugar existe otro sistema de autorregulación que produce una relación entre la tirotropina y la tiroxina ; en donde quiera que una hormona estimule la producción de la segunda hormona, se encuentra que la segunda actúa a la vez en el sentido de suprimir la producción de la primera.

Podemos decir también, que este mecanismo está dado por la manera como los altos niveles de estrógeno mantienen constante la producción de tirotropina , aquí se trata de un sistema de autorregulación para mantener la homeostasis.


Regulación nerviosa y hormonal:
Muchos estímulos provocan una respuesta casi inmediata, un pinchazo en una mano provoca el retiro de la parte afectada inmediatamente, la visión de un objeto peligroso determina un comportamiento preventivo en seguida.

Es necesario un control rápido que alerte de tales situaciones al organismo frente a la realidad, este tipo de coordinación se verifica por medio de nervios sensitivos que conducen la sensación hasta el centro nervioso y nervios motores que llevan la orden emanada de dicho centro hasta el órgano encargado de ejecutarla.


Es lógico pensar que en los organismos más complejos la respuesta en algunos casos debe ser inmediata, interviniendo la coordinación nerviosa y en otros la respuesta es lenta y se efectúa por medio de la coordinación hormonal.

Cuanto mas evolucionado es un organismo más complejo será el mecanismo de regulación y coordinación que éste debe desarrollar, el ser humano no está excento de esta regla ya que todos los actos de la vida están coordinados y regulados por el sistema nervioso.





Referencias:
Baker.J.J.W. Garland.A. (1970). Biología e Investigación Científica . .Fondo Educativo Interamericano.México
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Fried. G.(1990) Biología Schaum . MacGraw-Hill.Interamericana de México.S.A. México
Mazparrote, S. (1999) Ciencias Biológicas. 2º año de Ciencias . Editorial Biosfera S.A. Caracas.
Mazparrote, S. (1999 Biología 9º año :Editorial Biosfera S.A. Caracas
Mazparrote, S. (1998). Biología 8º grado. Editorial Biosfera. Caracas
Teixeira J., (2003) Ciencias Biológicas 2. Ciclo Diversificado Librería Editorial Salesiana S.A, Caracas
Tellez G., Leal J., Bohorquez C.(1995) Biología Aplicada. Editorial MacGraw-Hill.Latinoamericana S.A. Bogotá

Fuentes Fotográficas:
http://www.uqac.uquebec.ca/zone30/Classiques_des_sciences_sociales/
classiques/bernard_claude/bernard_
claude_photo/Bernard_claude_visage.jpg
 
 
 
 
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