Termoregulering Fysiologi, mekanismer, typer og endringer

De Termoregulering Det er prosessen som lar organismer regulere temperaturen på kroppene deres, og modulerer tap og varmeforsterkning. I dyreriket er det forskjellige mekanismer for temperaturregulering, både fysiologiske og etologiske.

Å regulere kroppstemperatur er en grunnleggende aktivitet for ethvert levende vesen, fordi parameteren er kritisk for kroppshomeostase og påvirker funksjonaliteten til enzymer og andre proteiner, membranfluiditet, ionestrømning, blant andre.

Pattedyr er homeooterms og endoterms. Kilde: Alan Wilson [CC BY-SA 3.0 (https: // creativecommons.Org/lisenser/by-SA/3.0)]

I sin enkleste form aktiveres termoreguleringsnettverkene ved hjelp av en krets som integrerer inngangene til termoreceptorene som ligger i huden, i Viscera, i hjernen, blant andre.

Hovedmekanismene i møte med disse kalde eller varmestimuli inkluderer vasokonstriksjon i huden, vasodilatasjon, varmeproduksjon (termogenese) og svette. Andre mekanismer inkluderer atferd for å fremme eller redusere varmetap.

[TOC]

Grunnleggende konsepter: Varme og temperatur

For å snakke om termoregulering hos dyr, er det nødvendig å vite den nøyaktige definisjonen av begreper som ofte er forvirret blant studentene.

Å forstå forskjellen mellom varme og temperatur er uunnværlig å forstå den termiske reguleringen av dyr. Vi vil bruke livløse kropper for å illustrere forskjellen: la oss tenke på to terninger av det ene metallet, den ene er 10 ganger større enn den andre.

Hver av disse terningene er i et rom ved en temperatur på 25 ° C. Hvis vi måler temperaturen på hver blokk, vil begge være ved 25 ° C, selv om en er stor og en liten.

Nå, hvis vi måler mengden varme i hver blokk, vil resultatet mellom dem være annerledes. For å utføre denne oppgaven må vi flytte blokkene til et rom med en temperatur på absolutt null og kvantifisere mengden varme de gir fra. I dette tilfellet vil varmeinnholdet være 10 ganger høyere i den største metallbøtten.

Temperatur

Takket være det forrige eksemplet kan vi konkludere med at temperaturen er den samme for de to og uavhengig av mengden av materie i hver blokk. Temperaturen måles som hastigheten eller intensiteten til molekylbevegelsen.

I biologisk litteratur, når forfatterne nevner "kroppstemperaturen", refererer til temperaturen i de sentrale regionene i kroppen og periferiutstyr. Temperaturen i de sentrale områdene gjenspeiler temperaturen i det "dype" vevet i kroppen - hjerne, hjerte og lever.

Temperaturen i de perifere regionene, derimot, påvirkes av blodets passering til huden og måles i huden på hender og føtter.

Varme

I kontrast - og tilbake til blokkens eksempel - er varmen annerledes i både inerte kropper og direkte proporsjonal med mengden materie. Det er en form for energi og avhenger av antall atomer og molekyler i det aktuelle stoffet.

Typer: Termiske sammenhenger mellom dyr

I dyrefysiologi er det en rekke begreper og kategorier som brukes for å beskrive termiske sammenhenger mellom organismer. Hver av disse dyregruppene har spesielle - fysiologiske, anatomiske eller anatomiske tilpasninger - som hjelper dem å opprettholde kroppstemperaturen i et tilstrekkelig område.

I hverdagen kaller vi dyr endoterms og homeootermer som "varmt blod", og poiquilotermiske og ectotermusdyr som "kald -blod".

Endoterm og ectoterm

Den første perioden er Endotermi, Brukes når dyret klarer å varme opp formidling av metabolsk varmeproduksjon. Det motsatte konseptet er Ectotermi, der dyrets temperatur pålegges av omgivelsene.

Det kan tjene deg: Cytokjemi: Historie, objekt for studier, nytteverdi og teknikker

Noen dyr klarer ikke å være endoterms, for selv om de produserer varme, gjør de det ikke raskt nok til å beholde det.

Poiquiloterm og homeotherm

En annen måte å klassifisere dem på er i henhold til dyre termoregulering. Begrepet Poiquiloterm brukes til å referere til dyr med variable kroppstemperaturer. I disse tilfellene er kroppstemperaturen høyt i varme miljøer og er lite i kalde miljøer.

Et Poiquiloterm -dyr kan selvregulere temperaturen ved hjelp av atferd. Det vil si lokalisert i områder med høy solstråling for å øke temperaturen eller skjule fra nevnte stråling for å redusere den.

Poiquiloterm og ectotermusbetingelser refererer til i utgangspunktet det samme fenomenet. Poiquilotermo understreker imidlertid variasjonen i kroppstemperaturen, mens det i ectotermus refererer til viktigheten av omgivelsestemperatur for å bestemme kroppstemperaturen.

Begrepet i strid med Poiquiloterm er Homeothermus: Termoregulering med fysiologiske midler - og ikke bare takket være atferdens visning. De fleste endoterms er i stand til å regulere temperaturen.

Eksempler

Fisk

Fisk er det perfekte eksemplet på ektoterms og Poiquilotermos dyr. Når det.

Reptiler

Reptiler viser veldig markert atferd som lar dem regulere (etologisk) temperaturen. Disse dyrene ser etter varme regioner - hvordan du kan sitte på en varm stein - for å øke temperaturen. Ellers, der de ønsker å redusere den, vil de søke å gjemme seg for stråling.

Fugler og pattedyr

Pattedyr og fugler er eksempler på endoterms og homeotermer. Disse produserer kroppstemperaturen og regulerer den fysiologisk. Noen insekter viser også dette fysiologiske mønsteret.

Evnen til å regulere temperaturen ga disse to dyrelinjene en fordel i forhold til sine Poiquiloterms -kolleger, siden de kan etablere en termisk balanse i cellene sine og i organene sine. Dette førte til prosessene med ernæring, metabolisme og utskillelse var mer robuste og effektive.

Mennesket opprettholder for eksempel temperaturen ved 37 ° C, innenfor et ganske smalt område - mellom 33,2 og 38,2 ° C. Opprettholdelsen av denne parameteren er helt kritisk for overlevelsen av arten og en halv serie fysiologiske prosesser i kroppen.

Rom og tidsmessig veksling av endotermi og ektotermi

Skillet mellom disse fire kategoriene blir vanligvis forvirrende når vi undersøker tilfeller av dyr som er i stand til å veksle mellom kategoriene, enten romlig eller midlertidig.

Den midlertidige variasjonen av termisk regulering kan eksemplifiseres med pattedyr som opplever dvalemidler. Disse dyrene er generelt homeooterms i tidene til året de ikke dvaler, og under dvalemodus er de ikke i stand til å regulere kroppstemperaturen.

Romvariasjon oppstår når dyret differensielt regulerer temperaturen i kroppsregioner. Abejorros og andre insekter kan regulere temperaturen i thoraxsegmentene sine og klarer ikke å regulere resten av regionene. Denne differensielle reguleringsbetingelsen kalles heterotermi.

Fysiologi av termoregulering

Som ethvert system trenger den fysiologiske reguleringen av kroppstemperatur tilstedeværelsen av et afferent system, et kontrollsenter og et emosjonelt system.

Det første systemet, den afferente, er ansvarlig for å fange informasjon gjennom hudreseptorer. Deretter overføres informasjonen til termoregulatorsenteret gjennom blodet gjennom blodet.

Kan tjene deg: immunoglobulin d

Under normale forhold er kroppens organer som genererer varme hjertet og leveren. Når kroppen gjør fysisk arbeid (trening), er skjelettmuskel også en varmegenererende struktur.

Hypothalamus er det termoregulatoriske senteret og oppgavene er delt inn i tap og varmeøkning. Funksjonssonen for å formidle varmevedlikehold er lokalisert i det bakre området av hypothalamus, mens tapet er formidlet av det fremre området. Dette orgelet fungerer som en termostat.

Systemkontroll skjer dobbelt: positivt og negativt, formidlet av hjernenes cortex. Effektorresponsene er av atferdstypen eller formidlet av det autonome nervesystemet. Disse to mekanismene vil bli studert senere.

Termoreguleringsmekanismer

Fysiologiske mekanismer

Mekanismene for å regulere temperaturen varierer mellom mottatt stimulus, det vil si hvis det er en økning eller en reduksjon i temperaturen. Så vi vil bruke denne parameteren til å etablere en klassifisering av mekanismene:

Regulering for høye temperaturer

For å oppnå regulering av kroppstemperatur mot varmestimuli, må kroppen fremme tapet av den. Det er flere mekanismer:

Vasodilatasjon

Hos mennesker er en av de mest slående egenskapene ved kutan sirkulasjon det brede spekteret av blodkar den har. Blodsirkulasjonen gjennom huden har egenskapen til å variere sterkt avhengig av miljøforholdene og modifisere fra høye til lave blodstrømmer.

Vasodilatasjonsevnen er avgjørende for termoregulering av individer. Den høye blodstrømmen i perioder med temperaturøkning gjør at kroppen kan øke varmeoverføringen, fra kroppens kjerne til hudoverflaten, til slutt å bli spredt.

Når blodstrømmen økes, øker blodhudvolumet i sin tur. Dermed overføres en større mengde blod fra kroppens kjerne til overflaten av huden, der varmeoverføring oppstår. Blod, nå kaldere, blir overført igjen til kjernen eller midten av kroppen.

Svette

Sammen med vasodilatasjon er svetteproduksjonen avgjørende for termoregulering siden det hjelper til med å spre overdreven varme. Faktisk er produksjonen og den bakre fordampningen av svette hovedmekanismene i kroppen for å miste varmen. De handler også under fysisk aktivitet.

Svette er en væske produsert av svettekjertler kalt Ecrinas, fordelt over kroppen i en viktig tetthet.Fordamping av svette klarer å overføre kroppen til miljøet til miljøet som vanndamp.

Regulering for lave temperaturer

I motsetning til mekanismene som er nevnt i forrige seksjon, må i situasjoner med temperatur redusere kroppen, fremme bevaring og produksjon av varme som følger:

Vasokonstriksjon

Dette systemet følger den motsatte logikken beskrevet i vasodilatasjon, så vi vil ikke utvide mye i forklaringen. Kulden stimulerer sammentrekningen av hudkarene, og unngår dermed varmeavledning.  

Piloerecion

Har du lurt på hvorfor "kyllinghuden" vises når vi står overfor lave temperaturer? Det er en mekanisme for å unngå varmetap som kalles pionrection. Ettersom mennesker har relativt lite hår i kroppen vår, regnes det imidlertid som et lite effektivt og rudimentært system.

Det kan tjene deg: Hva er jordens naturlige mangfold?

Når høyden av hvert hår oppstår, økes luftlaget som kommer i kontakt med huden, noe som reduserer konveksjonen av luften. Dette reduserer varmetapet.

Varmeproduksjon

Den mest intuitive måten å motvirke lav temperatur på er ved varmeproduksjon. Dette kan oppstå på to måter: ved å skjelve og ikke -skjelvende termogenese.

I det første tilfellet produserer kroppen raske og ufrivillige muskelsammentrekninger (det er derfor du skjelver) som fører til varmeproduksjon. Den viser produksjonen er dyr - energisk sett - så kroppen vil ty til den hvis de nevnte systemene ikke klarer å mislykkes.

Den andre mekanismen ledes av et stoff som kalles brunt fett (eller brunt fettvev, i engelsk litteratur blir vanligvis oppsummert under flaggermusen akrononisk av Brunt fettvev).

Dette systemet er ansvarlig for avkobling av energiproduksjon i metabolisme: i stedet for å danne ATP, fører det til varmeproduksjon. Det er en spesielt viktig mekanisme hos barn og pattedyr i liten størrelse, selv om det siste beviset har lagt merke til at det også er relevant hos voksne.

Etologiske mekanismer

Etologiske mekanismer består av all atferd som dyr viser for å regulere temperaturen. Som vi nevnte i eksemplet med krypdyr, kan organismer plasseres i det lykkebringende miljøet for å fremme eller unngå varmetap.

Ulike deler av hjernen er involvert i behandlingen av denne responsen. Hos mennesker er denne atferden effektive, selv om de ikke er fint regulert som fysiologiske.

Termoreguleringsendringer

Kroppen opplever små og delikate temperaturendringer gjennom dagen, avhengig av noen variabler, for eksempel døgnrytmen, den hormonelle syklusen, blant andre fysiologiske aspekter.

Som vi nevnte, kroppstemperaturorkester.

Begge termiske ytterpunktene - både høye og lave - påvirker organismer negativt. Svært høye temperaturer, over 42 ° C hos mennesker, påvirker proteiner veldig markant, og fremmer denaturering. I tillegg påvirkes DNA -syntese. Organer og nevroner er også skadet.

Tilsvarende fører temperaturene lavere enn 27 ° C til alvorlig hypotermi. Endringer i nevromuskulær, kardiovaskulær og luftveisaktivitet har dødelige konsekvenser.

Flere organer påvirkes når termoregulering ikke fungerer på riktig måte. Blant dem, hjertet, hjernen, mage -tarmkanalen, lungene, nyrene og leveren.

Referanser

1. Arellano, J. L. P., & Del pozo, s. D. C. (2013). Generell patologihåndbok. Elsevier.
2. Argyropoulos, g., & Harper, m. OG. (2002). Invitert anmeldelse: Ukoneringsproteiner og temaregulering. Journal of Applied Physiology, 92(5), 2187-2198.
3. Charkoudian n. (2010). Mekanismer og modifikatorer av reflem. Journal of Applied Physiology (Bethesda, MD. : 1985), 109(4), 1221-8.
4. Hill, r. W. (1979). Sammenlignende dyrefysiologi: En miljømessig tilnærming. Jeg snudde meg.
5. Hill, r. W., Wyse, g. TIL., Anderson, m., & Anderson, M. (2004). Fysiologimyr. Sinaauer Associates.
6. Liedtke w. B. (2017). Dekonstruere pattedyr -temaregulering. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 114(8), 1765-1767.
7. Morrison s. F. (2016). Sentral kontroll av kroppstemperaturen. F1000Resarch, 5, F1000 Fakultet Rev-880.