Capítulo 31 Homeostasis y la organización del Cuerpo Animal Lecture Outlines by Gregory Ahearn, University of North Florida Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Continuidad dinámica Las células del cuerpo animal no pueden sobrevivir si las condiciones del ambiente interno se salen de un intervalo estrecho de estados aceptables. La homeostasis se refiere a la continuidad del ambiente interno del cuerpo. Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Continuidad dinámica Aunque la palabra homeostasis implica un estado estático, sin cambios, el ambiente interno se mantiene en un estado de continuidad dinámica. – Actividad metabólica. Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Continuidad dinámica Condiciones reguladas por mecanismos homeostáticos: – Temperatura – Niveles de agua y sal – Niveles de glucosa – pH – Niveles de oxígeno y dióxido de carbono Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Continuidad dinámica Se requiere la continuidad de estas condiciones para: – La actividad neuronal. – La contracción muscular. – Una actividad enzimática óptima para todas las reacciones metabólicas. Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Regulación de la temperatura corporal Las animales se clasifican de acuerdo con la fuente principal para su calentamiento corporal: – Endotérmicos – Ectotérmicos Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. ¿De sangre fría o caliente? 37.8ºC en verano ~40ºC día ~13ºC noche Fig. 31-1 Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Regulación de la temperatura corporal Los endotérmicos producen la mayor parte de su calor por medio de reacciones metabólicas. Mantienen una temperatura corporal constante. Aves, mamíferos. Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Regulación de la temperatura corporal Los ectotérmicos obtienen la mayor parte de su calor del medio. Mantienen el calor ocupando un medio constante o conductualmente, por ejemplo, asoleándose. Reptiles, anfibios, peces, invertebrados. Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Sistemas de retroalimentación El ambiente interno de un organismo se mantiene por un sinnúmero de mecanismos que, en conjunto, se denominan sistemas de retroalimentación. Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Sistemas de retroalimentación Los sistemas de retroalimentación se componen de tres partes: – Un sensor (detecta la condición actual) – Un centro de control (lo compara con un estado deseado llamado punto de ajuste) – Un efector (produce una salida que reestablece la condición deseada) Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Sistemas de retroalimentación Existen dos tipos de sistemas de retroalimentación: – Retroalimentación negativa: la más común; contrarresta los efectos de los cambios en el ambiente interno para mantener la homeostasis. – Retroalimentación positiva: más rara; impulsa ciertos sucesos fisiológicos a corto plazo; por ejemplo, el nacimiento. Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Retroalimentación negativa El resultado general de la retroalimentación negativa es el de hacer que el sistema regrese a su condición original contrarrestando el cambio inicial. – Es “negativa” porque invalida el cambio inicial. Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Retroalimentación negativa La retroalimentación negativa mantiene el valor establecido al detectar una desviación respecto del mismo (es decir, un estímulo) usando un receptor. El receptor envía una señal al centro de control, el cual activa un mecanismo efector para contrarrestar el estímulo. Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Partes de un sistema de retroalimentación Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Sensor Centro de control Efector Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Retroalimentación negativa La retroalimentación negativa mantiene la temperatura corporal por medio del sistema de control del hipotálamo. Cuando baja la temperatura del cuerpo, las terminaciones nerviosas transmiten la información al hipotálamo. Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Retroalimentación negativa El hipotálamo, entonces, activa diversos mecanismos efectores que elevan esa temperatura. – Temblores, constricción de los vasos sanguíneos, aumento en el ritmo metabólico. Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Author Animation: The Control of Body Temperature Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. FIGURA 31-2 La retroalimentación negativa mantiene la homeostasis Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Retroalimentación positiva La retroalimentación positiva intensifica el cambio original. – Suelen ser autolimitantes: siempre se detiene con el tiempo. – Por ejemplo, durante el trabajo de parto. Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Retroalimentación positiva Las contracciones del parto empujan la cabeza del bebé contra el cuello del útero, haciendo que se dilate y se abra. Las neuronas receptoras de estiramiento en el cuello del útero envían una señal al hipotálamo. El hipotálamo libera la oxitocina, que estimula contracciones uterinas más fuertes. El nacimiento del bebé pone fin a la presión sobre el cuello del útero, deteniendo el ciclo de retroalimentación positiva. Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Retroalimentación positiva Control del parto Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Los sistemas actúan de manera coordinada La homeostasis se mantiene por sistemas corporales que trabajan juntos como un equipo. Numerosos mecanismos responden continuamente a diversos estímulos (químicos) que cambian como resultado de las actividades de los animales y los cambios en el ambiente. Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. ¿Cómo está organizado el cuerpo animal? Los tejidos animales se componen de células similares que desempeñan una función específica. – Los órganos incluyen dos o más tipos de tejidos que interactúan. – Los sistemas de órganos consisten en dos o más órganos que interactúan. Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Jerarquía organizacional animal La coordinación de sistemas corporales complejos se basa en una organización jerárquica: Células Tejidos Órganos Sistemas de órganos Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Células, Tejidos, Órganos y Sistemas Tejidos: epitelial conectivo Células: Células epiteliales Órgano: estómago arteriola vénula Vaso linfático músculo páncreas Sistema de órganos: Sistema digestivo estómago Intestino grueso boca faringe esófago Intestino delgado hígado Vesícula biliar Biology: Life on Earth, 9e Fig. 31-3 Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Tejidos animales Los tejidos animales se componen de células estructuralmente similares que llevan a cabo una función específica. Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Tejidos animales Las cuatro categorías principales de tejidos animales son: – Tejido epitelial – Tejido conectivo – Tejido muscular – Tejido nervioso Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Tejido epitelial El tejido epitelial recubre el cuerpo, tapiza sus cavidades y forma las glándulas – Todas las superficies del cuerpo, incluyendo la piel, los tractos digestivo, respiratorio y urinario y el sistema circulatorio, están cubiertos por tejido epitelial – El tejido epitelial consiste de capas de células atadas firmemente unas a otras por conexiones como los desmosomas y las uniones estrechas – Las capas de tejido epitelial se unen a una capa subyacente de proteínas fibrosas, llamada la membrana basal, que da soporte, flexibilidad y fuerza. – El epitelio simple es de sólo una célula de grosor y tapiza todo el sistema respiratorio, urinario, reproductivo y circulatorio Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Tejido epitelial La estructura de los epitelios simples varía de acuerdo al órgano y la función. En el epitelio simple de los pulmones las células son delgadas y aplanadas para permitir la diffusion rápida de gases. En la tráquea, las células del epitelio simple son corta y alargadas con cilios y que secretan mucus; el mucus atrapa particulas de suciedad inhalada y los cilios lo arrastra fuera de la tráquea. Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Tejido epitelial Células aplanadas Membrana basal (a) Revestimiento pulmonar (epitelio simple) cilios mucus Membrana basal Células productoras de mucus (b) Revestimiento de la tráquea (epitelio simple) Biology: Life on Earth, 9e Fig. 31-4a, b Copyright © 2011 Pearson Education Inc. 31.2 ¿cómo se organiza el cuerpo de un animal? – El epitelio estratificado se encuentra mayormente en la piel y las aberturas corporales que son continuas con ésta, tales como la boca y el ano. –Tiene varias células de grosor y puede soportar tensión y estrés considerables –Una propiedad importante de los epitelios simples y estratificados es que sus células continuamente se pierden y son reemplazadas Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Tejido epitelial Células muertas células moribundas aplanadas Células en diferenciación Células en división Membrana basal (c) Epidermis de la piel (epitelio estratificado) Biology: Life on Earth, 9e Fig. 31-4c Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Tejido epitelial Algunos tejidos epiteliales forman glándulas (grupos de células que se especializan en secretar sustancias). – Glándulas exocrinas – Glándulas endocrinas Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Tejido epitelial Las glándulas exocrinas secretan sustancias en una cavidad o en la superficie corporal a través de ductos. – Ejemplos: glándulas sudoríparas, mamarias y salivales. Las glándulas endocrinas, por lo general, secretan sustancias en la sangre. – Ejemplos: glándula suprarrenal y glándula tiroides. Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Tejidos conectivos Los tejidos conectivos sirven principalmente para sostener, dar fuerza y unir otros tejidos. Secretan grandes cantidades de sustancias extracelulares, que a menudo incluyen varios tipos de fibras proteínicas flexibles, la más abundante de las cuales es el colágeno. Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Tejidos conectivos Tres categorías principales de tejidos conectivos. – Tejido conectivo laxo – Tejido conectivo fibroso – Tejidos conectivos especializados Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Tejido conectivo laxo Más abundante. Consiste en un líquido espeso que contiene células dispersas que secretan fibras proteínicas y colágeno. Conecta, sostiene y rodea a la mayoría de los órganos, formando una estructura de sostén flexible para las vísceras como por ejemplo el hígado. Se combina con el tejido epitelial para formar membranas. Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Tejido conectivo Fig. 31-5a Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Tejido conectivo denso Contiene fibras de colágeno que forman un empaque denso que imparte una gran fuerza y flexibilidad en la dirección en la que van las fibras. Ejemplos: – Tendones: conectan los músculos con los huesos. – Ligamentos: conectan unos huesos con otros. Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Tejido conectivo denso En tendones y ligamentos, las fibras de colágeno están en paralelo unas con otras. En la dermis de la piel, órganos y músculos, las fibras forman una malla irregular. Ambos diseños ofrecen flexibilidad y resistencia. Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Tejido conectivo denso Los tendones y ligamentos son muy resistentes, pero sólo en la dirección en la que se orientan las fibras; torcerse una rodilla o tobillo en la dirección contraria puede causar la ruptura del ligamento. Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Tejido conectivo denso Fig. 31-5b Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Tejidos conectivos especializados Tienen diversas funciones y estructuras. Ejemplos: – Cartílagos – Huesos – Grasa (tejido adiposo) – Sangre – Linfa Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Tejidos conectivos especializados – Cartilago: consiste de células muy espaciadas rodeadas de una matriz inerte y gruesa, compuesta de colágeno secretado por las células del cartílago – Recubre las terminaciones de los huesos en las articulaciones, da soporte a los pasajes respiratorios, a la naríz y los oídos y forma parches que absorben la tensión mecánica entre las vértebras – El cartílago es bastante flexible, pero se puede romper si se dobla demasiado Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Cartílago Fig. 31-5c Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Hueso – El hueso recuerda al cartílago, pero su matriz se ha endurecido por depósitos de fosfato de calcio – Se forma en anillos concéntrico alrededor de un canal central, que contiene los vasos sanguíneos que lo penetran Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Hueso Fig. 31-6 Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Tejido adiposo – El tejido adiposo está formado por células de grasa, que se han modificado y especializado para el almacenamiento de lípidos (energía) a largo plazo – Puede servir también como aislante para los animales que habitan en lugares fríos Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Tejido adiposo Fig. 31-7 Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Sangre y linfa – La sangre y la linfa se consideran formas especiales de tejido conectivo porque se componen principalmente de líquidos extracelulares con proteínas y células suspendidas. – La fracción celular de la sangre consiste de: – Células rojas, que transportan el oxígeno – Células blancas, que atacan las infecciones microbianas – Plaquetas, fragmentos celulares que ayudan en la coagulación – Las células están suspendidas en un fluido al que se llama plasma Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Células sanguíneas Fig. 31-8 Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Sangre y linfa – La linfa se compone de un fluido que se filtra de los capilares, que entra en los vasos linfáticos y luego es acarreado de vuelta a la circulación sanguínea. Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Tejido muscular Se contraen (se acortan) cuando reciben un estímulo. Hay tres tipos: – Músculo cardiaco – Músculo liso – Músculo esquelético Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Tejido muscular Fig. 31-9 Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Tejido muscular Músculo cardiaco: – Se localiza únicamente en el corazón. – Actúa espontánea e involuntariamente, ya que no está bajo control consciente. – Las células del miocardio se interconectas por uniones en gap (conexones), a través de las cuales los estímulos eléctricos se propagan por todo el corazón y promueven la contracción sincronizada de las células Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Tejido muscular Músculo liso: – Se localiza en los órganos tubulares del sistema digestivo, respiratorio, vasos sanguíneos mayores, útero y vejga – Produce contracciones involuntarias lentas y sostenidas inducidas por el sistema nervioso, estiramiento, hormonas u otros químicos Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Tejido muscular Músculo esquelético: – Produce contracciones voluntarias, por lo general, para mover el esqueleto. – Sus células son fibras musculares cilíndricas. Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Tejido nervioso El tejido nervioso permite a los animales percibir y responder al mundo. Compone el cerebro, la médula espinal y los nervios que salen de ellos hacia todo el cuerpo. Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Tejido nervioso Se especializa en producir y conducir señales eléctricas –Neuronas: se especializan en la generación de los impulsos nerviosos y su transmisión a otras neuronas, músculos o glándulas –Glia: las células gliales rodean, sostienen, aíslan y protegen a las neuronas Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Tejido nervioso Las neuronas constan de: –Dendritas: reciben señales de otras neuronas o del ambiente. –Soma: cuerpo celular que contiene al núcleo y realiza casi todo el metabolismo de la célula. –Axón: transporta la señal a un músculo, glándula u otra neurona. Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Tejido nervioso Las células gliales regulan la composición química del líquido extracelular del sistema nervioso permitiendo el óptimo funcionamiento de las neuronas. Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Tejido nervioso Fig. 31-10 Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Órganos Los órganos están formados cuando al menos dos tipos de tejido que funcionan juntos. Muchos órganos tienen los cuatro tipos de tejidos Ejemplo: la piel. Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Sistemas de órganos Los sistemas de órganos son dos o más órganos individuales que trabajan juntos, desempeñando una función común. Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. La piel es un órgano La piel ilustra las propiedades de un órgano – Consiste de una serie de capas de células epidérmicas sobre una base de tejido conectivo que contiene el sistema de irrigación sanguínea, las terminaciones nerviosas, los músculos y las glándulas derivadas del epitelio Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. La piel es un órgano Componentes de la piel – La epidermis, o la capa externa de la piel, es tejido epitelial estratificado especializado – Inmediatamente bajo la epidermis hay una capa de tejido conectivo laxo, la dermis, la cual contiene numerosos vasos sanguíneos – Células epiteliales especializadas se adentran desde la epidermis en la dermis, formando los folículos pilosos – Bajo la dermis hay una capa de tejido adiposo Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. La piel es un órgano vello glándula sebácea capilares poro epidermis Capa de células muertas Células epidérmicas vivas dermis Terminales de los nervios sensoriales Tejido conectivo y adiposo subdérmico Folículo piloso arteriolas vénulas músculo Vasos linfáticos (eriza el vello) Biology: Life on Earth, 9e Glándula sudorípara Fig. 31-11 Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Sistemas de órganos Los sistemas de órganos se componen de dos o más órganos interactuantes, localizados en diferentes partes del cuerpo, que trabajan juntos realizando una función en común – Un ejemplo es el sistema digestivo, en el que boca, esófago, estómago, intestinos y órganos secretores, como hógado y páncreas, funcionan todos juntos para convertir el alimento en pequeñas moléculas de nutrientes que pueden ser absrobidas en la corriente sanguínea Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Table 31-1, 1 of 6 Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Table 31-1, 2 of 6 Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Table 31-1, 3 of 6 Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Table 31-1, 4 of 6 Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Table 31-1, 5 of 6 Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc. Table 31-1, 6 of 6 Biology: Life on Earth, 9e Copyright © 2011 Pearson Education Inc.