Temperatura y tasa metabólica

• La velocidad de las reacciones químicas es dependiente de la temperatura.

• El metabolismo es depende del mantenimiento del medio interno a temperaturas compatibles con las reacciones metabólicas.

Los animales cuya temperatura corporal fluctúa con la del ambiente experimentan cambios de la tasa metabólica, mientras que los que pueden mantener una temperatura corporal constante en ambientes con temperatura fluctuante han de gastar energía metabólica para conseguirlo.

Temperaturas normales en el cuerpo

• La temperatura de los tejidos profundos del cuerpo permanece casi constante con un margen 0.6°C (excepto en una enfermedad febril).

• Una persona desuda puede exponerse a temperaturas tan bajas como 13°C o tan altas de 54°C y mantener una temperatura central casi constante.

• No existe una sola temperatura central que se considere como normal, las mediciones entre muchas personas sanas revelan un intervalo de 36°C hasta 37.5°C.

• La temperatura corporal aumenta con el ejercicio de forma temporal hasta 38.3 a 40°C, por el contrario cuando se expone al frio extremo desciende 35.5°C.

Regulación de la Temperatura corporal HIPOTALAMO

La temperatura del cuerpo esta regulada casi en su totalidad por • mecanismos nerviosos que operan , a través de Centros termorreguladores• situados en el Hipotálamo

Para que este mecanismo de retroalimentación actué , se necesitan detectores de temperatura

La región encefalina principal que influye en el control de la temperatura corporal son

los Núcleos • Preóptico e• Hipotalámico

anteriores

Contienen multitud de neuronas sensibles al calor y hasta un tercio de neuronas sensibles al frioSe piensa que estas neuronas actúan como sensores térmicos que controlan la temperatura corporal

Los receptores de otras partes del cuerpo ejercen una función termorreguladora complementaria

Los receptores profundos de la temperatura corporal se encuentran principalmente en:

1. La medula espinal 2. Viseras abdominales 3. Alrededor de las grandes venas de la parte superior del abdomen y el tórax

estos receptores profundos están expuestos a la temperatura central mas que a la temperatura superficial

Es posible que estos se encarguen de evitar la Hipotermia

El Hipotálamo Posterior Suma Las Señales

• Las señales detectoras de temperatura de la periferia

así como de • la región hipotalámica

anterior y pre óptica se transmiten a• la zona hipotalámica

posterior

Aquí las señales de la región pre óptica y de otras partes del cuerpo se combinan para regular las reacciones productoras y conservadoras del calor del cuerpo .

DETERMINANTES CALOR Y FRIO

La temperatura corporal se regula por el equilibrio entre la producción y la perdida de calor.

Pérdida de calor1. La rapidez con que se

conduce el calor desde el lugar de producción (centro del cuerpo) hasta la piel.

2. La rapidez con que se transfiere el calor desde la piel al entorno.

Aislantes térmicos del cuerpo:Tejidos subcutáneos

Piel Grasa

Conduce el calor con 1/3 de la velocidad

• Radiación: perdida de calor en forma de rayos de calor infrarrojos.

• Una persona desnuda en una habitación con temperatura ambiente normal pierde cerca de 60% de todo el calor por radiación.

• Conducción: transferencia de calor entre objetos que están en contacto unos con otros.

Una vez que la temperatura del aire y de la piel son iguales no hay perdida de calor.

Se pierde el 3% de calor mediante conducción directa desde la superficie corporal hacia los objetos solidos como una silla, sin embargo, la conducción aérea supone 15% de perdida y se da cuando el aire está más frío que la piel.

Convección:• Proceso en el cual el

calor se aleja del cuerpo en el aire calentado ya que se eleva desde su superficie. Se crean corrientes convectivas en al aire siempre que existan diferencias de temperaturas.

Evaporación:• Cuando el agua se

evapora de la superficie corporal, por cada gramo evaporado se pierden 0.58 Calorías de calor.

El agua continua evaporándose por la piel y los pulmones (450 a 600 mL/día) aunque la persona no sude. 12-16 Calorías por hora.

Permite que el aire cercano a la piel que atrapado.

Con la humedad se pierde la capacidad de consevar calor.

Jadeo: mecanismo sustituto para disipar el calor a falta de glándulas sudoríparas.

• Se inspira y espira con rapidez, por lo que entran en contacto grandes cantidades de aire renovado del exterior, esto enfría la sangre de la mucosa respiratoria debido a la evaporación de agua de su superficie, en particular, la evaporación de saliva de la lengua.

Producción de Calor

• Casi todo el calor producido en el organismo se genera en los órganos profundos

• Hígado• Cerebro • Corazón • Y en musculo

esquelético durante el ejercicio

La piel esta vascular izada de una manera generosa en su capa interior , • principalmente el

plexo venoso que recibe sangre de los capilares cutáneos

• las pequeñas arterias aportan sangre al plexo a través de anastomosis arterio vensosa

• Si el flujo cutáneo aumenta el calor se conduce desde el centro del cuerpo hasta la piel

• Mientras que cuando la tasa de profusión de la piel disminuye la conducción de calor desde el centro es muy pequeña

• Gasto cardiaco: 0-30%

• El grado de vasoconstricción de las arterias y la anastomosis arterio venosa que nutre de sangre el plexo venoso de la piel regula la conducción de calor hacia la piel por la sangre

Esta vasoconstricción depende , del sistema nervioso simpático que responde a las variaciones de la temperatura central y de la temperatura ambiental

Mecanismos de aumentan la T° cuando el cuerpo esta demasiado frio

1. Vasoconstricción de la piel de todo el cuerpo (Los centros simpáticos situados en la porción posterior del hipotálamo producen este estimulo )

Si el cuerpo se enfría en exceso , el sistema de control de temperatura inicia

Pilo erección .

La estimulación simpática produce la contracción de los músculos erectores de pelo , adheridos a los folículos pilosos , en animales inferiores permite capturar una capa densa de aire aislante

Aumento de la producción de calor La producción de calor por los sistemas metabólicos se aumenta con la Tiritona , la estimulación simpática y la producción de tiroxina

Estimulo Hipotalámico de Tiritona • En la Porción dorso

medial del hipotálamo se encuentra una región denominada centro motor primario de la tiritona

Esta región esta inhibida por las señales del centro de calor de la región hipotalámica anterior-preoptica , pero las señales de frio y de la medula espinal lo estimulan

Este centro se activa cuando la temperatura desciende incluso decimas de grados por debajo de un valor critico

• Luego se transmiten las señales causantes de la tirotona que bajan desde el tronco encefálico y acaban en las moto neuronas anteriores

• esta señal aumenta en tono de los músculos esqueléticos de todo el cuerpo

• Cuando la tiritona es máxima , la producción de calor de todo el cuerpo aumenta de 4-5 veces la normal

Termogénesis Química

• El incremento de la estimulación de los valores circulantes de noradrenalina y adrenalina de la sangre pueden producir un aumento en la tasa metabólica celular este efecto se denomina termogénesis química

• Capacidad de la adrenalina y nor adrenalina para oxidar el exceso de nutrientes (grasas )• El grado de termogénesis química ,se relaciona de forma

directamente proporcional al a cantidad de grasa de los tejidos

• La termogénesis química llega a incrementar la tasa de producción de calor en un 100%

Mecanismos para reducir la temperatura cuando el cuerpo alcanza un calor excesivo

1. Vasodilatación. Los vasos sanguíneos de la piel de casi todas las regiones corporales se dilatan con intensidad. La vasodilatación multiplica la tasa de transferencia de calor a la piel hasta 8 veces.

Mecanismos para reducir la temperatura cuando el cuerpo alcanza un calor excesivo

2. Sudoración. Todo incremento adicional de1°C de la temperatura corporal causa la sudoración suficiente para eliminar 10veces la tasa basal de producción corporal de calor.

Mecanismos para reducir la temperatura cuando el cuerpo alcanza un calor excesivo

3. Disminución de la producción del calor. Los mecanismos que producen calor excesivamente, como tiritona y la termogénesis química se inhiben.

Capacidad de generar calor en el organismo debido a reacciones metabólicas.

CLASIFICACIÓN DE LOS ANIMALES

• cuando se exponen a temperaturas variables , mantienen temperaturas corporales por encima de las ambientales

• regulan sus temperaturas corporales en un rango fisiológico estrecho, controlando la producción y la pérdida de calor

• mamíferos, algunos otros vertebrados y algunos invertebrados pueden controlar sus temperaturas corporales de esta forma, aunque el control en estos organismos es limitado a periodos de actividad o de rápido crecimiento.

.

los homeotermos

• rango fisiológico normal de la temperatura corporal mamíferos está típicamente entre 37 y 38 ''C,

• aves es mas sercano a lso 40 °C

La homeotermia tiene sus inconvenientes, ya que se consigue gracias a generar grandes cantidades de calor a través del metabolismo.

Poiquilotermos

• En los poiquilotermos, en cambio, la temperatura corporal varía con el ambiente y su actividad depende de él

poiquilotermos

Procesos metabólicos. • además, el crecimiento juvenil debe ser rápido para completar cuanto antes el ciclo: a mayor velocidad de crecimiento la eficacia biológica será también más elevada.

• En estos organismos la velocidad depende de la temperatura, y por tanto la duración de su ciclo de vida también varía con la temperatura.

En general, por debajo de los 12° C de temperatura corporal el crecimiento no es posible.

Organismos Endotermos Un organismo endotermo

• es capaz de mantener una temperatura constante e independiente a la del ambiente.

• son capaces de mantener siempre el mismo ritmo de actividad.

•Tienen un metabolismo acelerado, y pueden regular la velocidad del mismo en función de la temperatura

• .Si aumenta la temperatura ambiente, la velocidad metabólica disminuye, y viceversa.

• suelen mantener una actividad metabólica superior a la necesaria, ya que este exceso se destina a la producción de calor.

• Cuando la temperatura ambiente sube excesivamente, ya no es posible esta regulación.

• estos organismos también presentan mecanismos de aislamiento como capas de grasa, plumas y pelo.

Procesos metabólicos Endotermos :

Ectotermos • Peces, anfibios y

lagartos. • Tienen un metabolismo muy bajo.

• Producen poco calor• Su temperatura

corporal es próxima a la del ambiente (dependen del medio).

Ocupan ambientes cálidos y fríos, especializados (temperaturas que no varían de 2°C)

Ambientes templados 40°C día de verano y -40°C noche invierno.

• Aguas marinas someras bajo el hielo ártico y antártico.

• El aire de cuevas profundas.

Frio y congelación

• Escarabajos resisten temperaturas de congelación por sus líquidos extracelulares contienen una sustancia que acelera la nucleación.

• Larvas Chironomus pueden mantener sus líquidos sin congelarse a T -32°C

Los glóbulos rojos, levadura, esperma y otros tipos celulares resisten la congelación sin daños.

Enzimas con actividad máxima a temperaturas bajas, lo cual permite al organismo mas frio mantener un metabolismo mas elevado relativamente para su temperatura corporal.

Los cristales que se forman fuera de las células forman pocos daños.

Formación de cristales de hielo dentro de las células, al crecer de tamaño rompe y destruye las células.

Por consiguiente los líquidos extracelulares se congelan mas rápido que los intracelulares.

Anfibios anuros, también pueden resistir la congelación• Proteínas

nucleadoras• Crioprotectores

(anticongelantes)Glicerol + Invierno

Disminuye el punto de congelación hasta -17°C

Artrópodos - insectos

Climas templados y cálidos

Máximo térmico critico: una temperatura por encima de la cual no es posible la supervivencia.• Varia dependiendo el

organismo • Se determina midiendo la T a

la que se produce el 50% de mortalidad de la población.

• T a la que las proteínas se desnaturalizan.

ChuckwallaDispsosaurus

50°C la sangre de un lagarto no puede oxigenarse bien e impide actividades vigorosas

47°C la iguana del desierto continua activa, 43°C jadea

• Muchos ectotermos exponen el cuerpo al sol o a la sombra para absorber más o menos calor del ambiente.

• Termorregulación comportamental

• La Iguana marina aumenta su T corporal el doble de rápido de lo que tarda en disminuir, regulando la frecuencia cardiaca y el flujo de sangre a los tejidos.

Amblyrhynchus

Ectotermos

Ventajas• Necesitan menos energía

para obtener calor• Gastan menos tiempo en

alimentarse

Desventajas • Limitación del movimiento

de gran actividad, ya que no pueden regular su temperatura.

• Mas posibilidad de ser depredados.

Heterotermos

• Los organismos heterotermos son animales con características intermedias entre lo endotermos y los ectotermos .

Estos animales pueden variar el grado de producción o intercambio de calor y mantener temperaturas distintas en determinados momentos y / o determinadas regiones de su cuerpo

•Mantienen tan solo una parte del cuerpo con una temperatura constante, mientras que otra parte del cuerpo será dependiente del ambiente.

Heterotermos regionales

Heterotermos temporalesEn ciertas épocas o períodos del año se comportan como animales endodermos, mientras que en otras será ectodermos.

Muchos animales hibernantés entran dentro de esta clasificación.

Fiebre • La fiebre significa que la

temperatura aumenta por encima del intervalo normal

Puede deberse a :

• alteración del encéfalo

• Sustancias toxicas que inciden en el centro regulador de la temperatura

• (toxinas lipopolisacaridas desprendidas de membranas de células bacterianas Pirogenos)

• Cuando la IL-1 alcanza el hipotálamo ,Induce la síntesis de prostaglandina E2

• activando de inmediato los procesos que producen fiebre

Cuando los tejidos o la sangre contienen bacterias o productos de la degradación de bacterias (Macrofagos, Linfocitos etc..)

Todas estas celualas digieren los productos bacterianos y liberan luego la sustancia IL-1 También denominada Pirógeno leucocitario

• Basta con una diezmilésima parte de un Gramo para causar este efecto

Bibliografía

• Fisiologia Animal. Mecanismos y Adaptaciones. Eckert. Cuarta Edición. Ed. Mc Graw-Hill Interamericana. Pag. 736-765.

• Fisiología animal comparada: Un enfoque ambiental Richard William Hill - 1979

• Biologia / Biology - Página 833

• Biologia / Biology - Página 833 • Neil A. Campbell, Jane B. Reece - 2007