SISTEMAS CIBERNÉTICOS.

Está relacionado con el termostato, este se encarga del estudio indisciplinario de las estructuras

de los sistemas reguladores. Este tipo de capacidad es natural en los organismos vivos y se ha

especializado en los organismos

EJEMPLO DE SISTEMA CIBERNÉTICO

Estudiemos un termostato que mantiene estable la temperatura de un cuarto como

ejemplo de sistema cibernético.

Los termostatos constan de un termopar, un par de láminas de metal separadas a una

distancia definida, las cuales se unen o separan de acuerdo con la temperatura

ambiental. Estos dispositivos abren o cierran los circuitos eléctricos de una estufa

eléctrica o de un aire acondicionado, de forma que este termopar, sensible a dos

temperaturas, puede apagar o encender el artefacto necesario.

Cuando se establece en el termostato una temperatura deseada, la estufa eléctrica se

enciende si la temperatura del aire del cuarto se halla por debajo, calentándolo no sólo

hasta el valor deseado, sino más arriba aún; no hay forma de evitar que el aire caliente

más de lo deseado, así que cuando está demasiado caliente, el mismo termostato

desconecta la estufa y conecta el aire acondicionado, el cual refresca el cuarto hasta

niveles inferiores a los deseados, de modo que es desconectado y conectada la estufa

nuevamente.

Estos límites son los valores dentro de los cuales se considera que se encuentra en equilibrio el

sistema. Fuera de éstos, el sistema pierde la capacidad de autorregularse y se desequilibra.

SISTEMA CIBERNÉTICO

El proceso de calentar el aire si está muy frío, o viceversa, se lleva a cabo a través de la

retroalimentación negativa; durante ésta, la presencia del producto de una reacción inhibe a la

misma, por lo tanto, su ausencia la favorece (retroalimentación positiva).

SISTEMAS ORGÁNICOS.

Al igual que los sistemas cibernéticos, los organismos tienen límites dentro de los cuales se

desenvuelven. Salirse de cualquiera de estos parámetros podría implicar la muerte, al perder la

capacidad de compensación.

TERMORREGULACIÓN: Capacidad de un organismo para regular su temperatura

dentro de ciertos límites, es decir que la temperatura corporal es de 37ºC

aproximadamente esta puede variar. La termorregulación está controlada por el

hipotálamo.

Las animales pueden o no regular la temperatura de su cuerpo.

Poiquilotermos o de sangre fría: son los animales que no pueden regular la

temperatura de su cuerpo, esta dependerá de la temperatura del ambiente; como los

reptiles.

Homeotermos o de sangre caliente: son Los animales que sí controlan la temperatura

de su cuerpo Poseen mecanismos especiales que les permiten mantener la temperatura

del cuerpo estable a pesar de la ambiental.

Ser poiquilotermo trae serias desventajas para el individuo. El funcionamiento enzimático del

cuerpo depende de la temperatura, ya que la mayoría de las enzimas tienen picos óptimos entre

35 y 42°C, por debajo de los cuales dejan de actuar y por encima se desnaturalizan. De forma

que los poiquilotermos deben salir a calentarse para acelerar su metabolismo cuando el clima

está fresco, no demasiado frío como para anularlos ni demasiado caliente como para matarlos

DIAGRAMA DEL PROCESO.

por recalentamiento, lo que limita el tiempo dedicado a la alimentación. Además, limita su

distribución geográfica, pues no sobreviven en sitios demasiado fríos, aunque pueden

desarrollar estrategias para habitar sitios tan calientes como el Sahara, nunca expuestos al calor.

Los homeotermos se hallan distribuidos en prácticamente todos los ambientes habitables por

animales multicelulares, como consecuencia del mantenimiento de su medio interno constante.

MECANISMOS DE TERMORREGULACIÓN.

Mantenimiento de la temperatura en ambientes fríos: El cuerpo produce calor

durante la respiración celular, llamándose metabolismo basal a la velocidad a la cual se

degrada la glucosa.

Cuando el cuerpo se expone a bajas temperaturas, el calor se pierde más rápidamente por las

estructuras más delgadas, como los brazos, manos, nariz y orejas. Ésa es la razón por la cual

esas partes se enfrían más rápidamente.

La sangre, al pasar por el tronco, se calienta y se dirige hacia las extremidades, donde pierde el

calor y retorna fría al cuerpo. Bajo condiciones extremas, el cuerpo no puede perder esa

cantidad de calor, así que activa mecanismos de retención del mismo:

Tiritamiento: Los movimientos cortos de la musculatura del cuerpo son suficientes como para

producir un poco de calor sin gastar demasiada energía.

Piloerección: Éste es un mecanismo que se está perdiendo, ya que el hombre ha perdido casi

todos los vellos corporales; sin embargo, todavía se activa. Cada vello de la piel está sujetado

por un minúsculo músculo llamado músculo horripifador, el cual se contrae, levantando el

vello y originando lo que conocemos como "piel de gallina". La finalidad de este mecanismo es

crear una "microatmósfera" más caliente que el ambiente entre la piel y el aire.

Vasoconstricción: Como respuesta inmediata a las bajas temperaturas, los vasos sanguíneos,

sobre todo las arterias, se contraen y alejan de la superficie de la piel para evitar la pérdida de

calor por irradiación. Esto explica porqué palidecemos cuando nos da frío.

Mecanismo de contracorriente: Como consecuencia de la vasoconstricción, las venas, que se

hallan más superficiales en el cuerpo que las arterias, se acercan a estas últimas. En las

extremidades, la sangre que viene del cuerpo está a una temperatura considerablemente alta que

el miembro al cual se dirige; sin embargo, la cercanía con la arteria permite que la vena recoja,

por convección, gran parte del calor irradiado por ella, evitando que se pierda y retornándolo al

cuerpo. Ésta es la razón por la cual en situaciones de temperaturas muy bajas, partes del cuerpo

como la nariz, orejas, dedos de las manos y pies, no sólo se enfrían más rápido que el resto del

cuerpo, sino que se congelan e incluso el tejido puede morir; es una cuestión de prioridades, es

más importante mantener a las vísceras calientes que las extremidades.

Mantenimiento de la temperatura en ambientes calientes: Si al calor producido por

el cuerpo añadimos el ambiental, el cuerpo se puede ver en verdadero peligro al

deshidratarse y desnaturalizarse sus enzimas. Cuando la temperatura corporal comienza

a elevarse más de lo adecuado, se activan mecanismos que disipan el calor, los cuales

son:

Vasodilatación: Cuando los vasos sanguíneos, en especial las venas, se acercan a la superficie

de la piel, irradian el calor que contienen, refrescándose antes de dirigirse al cuerpo y evitando

así el recalentamiento. Es por ello que cuando realizamos algún ejercicio nuestras mejillas

enrojecen.

Sudoración: La producción de sudor por parte de las glándulas sudoríparas no sólo ayuda en el

proceso de excreción del cuerpo, también disminuye la temperatura en la superficie de la piel.

El agua tiene un calor de vaporización alto, lo cual significa que requiere de mucho calor para

pasar de fase líquida a gaseosa. Cuando se produce una gota de sudor, ésta absorbe el calor que

hay en la superficie de la piel donde se encuentra para evaporarse, refrescándola. Si sudamos en

un sitio con ventilación, sentimos que nuestra piel se enfría, como consecuencia de este proceso.

REGULACIÓN MEDIANTE VÍAS NERVIOSAS.

Los nervios que inervan al cuerpo son de dos tipos: somáticos (nervios raquídeos) y

autónomos (pertenecientes al sistema vegetativo). Este último comprende al sistema

MECANISMO CONTRACORRIENTE.

simpático y parasimpático, de acción antagónica y con control de la musculatura lisa,

cardíaca, glándulas exocrinas y ciertas glándulas endocrinas.

Regulación de la respiración en mamíferos: La cantidad de veces que respiramos

determina la concentración de oxígeno que hay en la sangre. Los movimientos

respiratorios están controlados por el tallo cerebral, y mientras más largos son, más

oxígeno tomamos y dióxido de carbono expulsamos, aumentando la alcalinidad de la

sangre.

Cuando la sangre se acidifica debido a la presencia en exceso de dióxido de carbono, el cual es

transportado en una pequeña porción por la hemoglobina, y el resto se acarreado mezclado en el

plasma como ácido carbónico, los nervios quimiorreceptores que se encuentran en los vasos

carótidos y aórticos se activan, al igual que los quimiorreceptores cerebrales, enviando

conjuntamente una señal al tallo cerebral para aumentar la frecuencia respiratoria y aumentar así

el pH de la sangre y, por tanto, incrementar el contenido de oxígeno en la misma.

REGULACIÓN MEDIANTE VÍAS ENDOCRINAS.

La regulación mediante las vías endocrinas es bastante menos expedita que la nerviosa, pero

más duradera. Recordemos la definición de hormona: es toda sustancia que, secretada en

pequeñas cantidades y vertida a la sangre, origina grandes efectos en órganos blanco

lejanos. En general, la producción de hormonas en el cuerpo está controlada primariamente

por la glándula hipófisis, pero ésta, a su vez, se encuentra bajo el control, mediante

sustancias químicas llamadas factores de liberación (péptidos) del hipotálamo; por lo tanto,

hay aquí un punto donde ambos sistemas se interconectan.

AUMENTO DE LA FRECUENCIA RESPIRATORIA.

Regulación de los niveles de glucosa en sangre: En el cuerpo humano hay una fuente

primaria de glucosa: los alimentos, de allí una parte se consume para la producción de

energía y la sobrante se acumula en el hígado como glucógeno (glucogénesis), el cual

puede luego ser transformado nuevamente en glucosa (glucogenólisis) y pasar

nuevamente a la sangre.

Los niveles de azúcar en sangre pueden variar de acuerdo con el esquema presentado en la

sección de los servomecanismos, pero en general no debe bajar de 60 mg/dl o subir de 120 mg/

di. Por debajo, el cuerpo sufre de una hipoglicemia y los tejidos no tienen energía suficiente

para funcionar, incluyendo al cerebro, por lo que se presenta debilidad general, sensación de

atontamiento, dificultad para pensar e incluso desmayo; por encima, los ríñones se ven

sometidos a mayor tensión al tener que filtrar molécula de gran tamaño, y posiblemente se deba

a que el azúcar no está pasando a los tejidos, originando de todas formas debilidad general y

mareos (Hiperglicemia).

La hormona que permite el paso de glucosa de la sangre a los tejidos es la insulina, la cual se

produce en los islotes de Langerhans del páncreas. Esta hormona no se produce a menos que los

niveles de glucosa en sangre estén por encima de los 60 mg/dl, límites por debajo de los cuales

no hay entrada de azúcar en los tejidos. Como contrapartida, el glucagon, también sintetizado en

el páncreas, estimula la glucogenólisis, y no se produce a menos que los niveles de azúcar bajen

del nivel anteriormente citado.

Cuando una persona come, su glicemia aumenta considerablemente, sobrepasando los niveles

permitidos, entonces comienza la producción de insulina, la cual permite el paso de la glucosa a

los tejidos y, por lo tanto, la disminución de los niveles de azúcar en sangre, hasta que baja de-

masiado y entonces se sintetiza glucagón, el cual aumenta la glicemia hasta comenzar

nuevamente el ciclo. Éste es un modelo de retroalimentación negativa.

Pudiéramos completar más aún lo que está sucediendo en los tejidos. La producción de tiroxina

en la tiroides, la hormona que acelera el metabolismo basal (la velocidad a la cual la glucosa es

degradada en la célula), es más o menos constante, a menos que se requieran grandes cantidades

de energía; entonces, un factor liberador del hipotálamo actúa sobre la hipófisis para que

produzca TSH (tirotropina), la cual a su vez estimula la producción de tiroxina en la tiroides,

acelerando la producción de energía en los tejidos. Pero la producción misma de TSH inhibe a

la larga la producción del factor de liberación (retroalimentación negativa) y, por lo tanto, su

propia producción, volviendo a los niveles normales.

HOMEOSTASIS: es el conjunto de fenómenos de autorregulación que llevan al

mantenimiento de la constancia en las propiedades y la composición del medio interno

de un organismo. El concepto fue elaborado por el fisiólogo estadounidense Walter

Cannon (1871-1945). La homeostasis es el estado de equilibrio dinámico o el conjunto

de mecanismos por los que todos los seres vivos tienden a alcanzar una estabilidad en

las propiedades de su medio interno y por tanto de la composición bioquímica de los

líquidos, células y tejidos, para mantener la vida, siendo la base de la fisiología.

IMPORTANCIA DE LA HOMEOSTASIS

Debido a nuestra composición química, la vida sólo puede desarrollarse entre determinados

valores. Incluso, las bacterias termófilas o los gusanos de las profundidades, cuando son

expuestos a condiciones para las cuales no están preparados, mueren.

El mantenimiento del equilibrio del medio interno es vital para asegurar el funcionamiento de

los procesos vitales llevados a cabo por enzimas.

Hipotálamo: es una glándula hormonal de un tamaño similar a un guisante, y se encuentra en el

centro del cerebro y controla y regula cada una de las funciones del organismo: Las principales

funciones del hipotálamo son:

Regular los niveles de energía

Regular los ciclos de sueño

Regular la temperatura

Regular la presión sanguínea

Regular el comportamiento sexual

Regular el hambre

Entre otras

Insulina:  es una hormona polipeptídica formada por 51aminoácidos,1 producida y secretada

por las células beta de los islotes de Langerhansdel páncreas.

La insulina interviene en el aprovechamiento metabólico de los nutrientes, sobre todo con

el anabolismo de los carbohidratos. Su déficit provoca la diabetes mellitus y su exceso

provoca hiperinsulinismo con hiperglucemia.

Páncreas: es una glándula que mide alrededor de seis pulgadas de largo y se ubica en el

abdomen. Está  rodeada por el estómago, el intestino delgado, el hígado, el bazo, y la vesícula

biliar. Tiene la forma de una pera plana.

El páncreas tiene dos funciones principales, la función  exocrina y la función endocrina. Las

células exocrinas del páncreas producen enzimas que ayudan ala digestión. Cuando los

alimentos ingresan al estómago, las glándulas exocrinas liberan enzimas dentro de un sistema de

conductos que llegan al conducto pancreático principal. El conducto pancreático libera las

enzimas en la primera parte del intestino delgado (duodeno), donde las enzimas ayudan en la

digestión de las grasas, los carbohidratos y las proteínas de los alimentos.

La segunda función del páncreas es la función endocrina, la que envuelve la producción de

hormonas o sustancias que se producen en una parte del organismo y que circulan en el torrente

sanguíneo para influir en otra parte distinta del organismo. Las dos hormonas pancreáticas

principales son la insulina y el glucagón. Las células del islote de Langerhans dentro del

páncreas producen y secretan insulina y glucagón al torrente sanguíneo. La insulina sirve para

bajar el nivel de glucosa en la sangre (glucemia) mientras que el glucagón lo aumenta. Juntas,

estas dos hormonas principales trabajan para mantener el nivel adecuado de glucosa en la

sangre.

La diabetes mellitus (DM) es un conjunto de trastornos metabólicos,2 que afecta a diferentes

órganos y tejidos, dura toda la vida y se caracteriza por un aumento de los niveles de glucosa en

la sangre: hiperglucemia

Glucagon: El glucagón es una de las principales hormonas hiperglucemiantes (que hacen subir

el azúcar en la sangre) de nuestro cuerpo. Se produce en las células alfa de los islotes de

Langerhans del páncreas, ahí mismo donde las células beta fabrican la insulina.  Es una

hormona que se produce en el páncreas. Su principal función es aumentar los niveles de glucosa

en sangre, utilizando los niveles de glucosa que existen en el hígado. Por eso es de gran utilidad

en aquellas situaciones de hipoglucemia en las que se ha perdido el conocimiento y no se

pueden tragar los alimentos.