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Contenido principal

Homeostasis

Aprende cómo los organismos mantienen la homeostasis, un ambiente interno estable.

Puntos más importantes

  • La homeostasis es la tendencia a resistir cambios con el fin de mantener un ambiente interno estable y relativamente constante.
  • La homeostasis suele usar ciclos de retroalimentación negativa que contrarrestan cambios en los valores blanco, conocidos como valores de referencia, de varias propiedades.
  • En contraste con los ciclos de retroalimentación negativa, los ciclos de retroalimentación positiva amplifican los estímulos que los inician; en otras palabras, alejan al sistema de su estado inicial.

Introducción

¿Cuál es la temperatura en la habitación donde estás ahora mismo? Dudo mucho que sea exactamente 98, point, 6, degrees, start text, F, end text/ 37, point, 0, degrees, start text, C, end text. Sin embargo, la temperatura de tu cuerpo tiende a estar muy cerca de este valor. De hecho, si la temperatura interna de tu cuerpo no se mantiene dentro de límites relativamente estrechos, de aproximadamente 95, degrees, start text, F, end text/ 35, degrees, start text, C, end text to 107, degrees, start text, F, end text/ 41, point, 7, degrees, start text, C, end text, los resultados pueden ser peligrosos o incluso mortales.start superscript, 1, end superscript
La tendencia a mantener un ambiente interno estable y relativamente constante se llama homeostasis. El cuerpo mantiene la homeostasis para muchas variables además de la temperatura. Por ejemplo, la concentración de diversos iones en la sangre debe mantenerse constante, junto con el pH y la concentración de la glucosa. Si estos valores aumentan o disminuyen demasiado, puedes terminar muy enfermo.
La homeostasis se mantiene en muchos niveles, no solo al nivel de todo el cuerpo como ocurre con la temperatura. Por ejemplo, el estómago mantiene un pH que es diferente al de los órganos que lo rodean y cada célula individual mantiene concentraciones iónicas diferentes a las del líquido circundante. Mantener la homeostasis en cada nivel es de suma importancia para mantener las funciones globales del cuerpo.
Bueno, ¿y cómo se mantiene la homeostasis? Vamos a responder esta pregunta mediante el análisis de algunos ejemplos.

La conservación de la homeostasis

Los sistemas biológicos, como tu cuerpo, constantemente son llevados lejos de sus puntos de equilibrio. Por ejemplo, cuando te ejercitas, tus músculos aumentan la producción de calor e incrementa la temperatura de tu cuerpo. Del mismo modo, cuando bebes un vaso de jugo de frutas, tu glucemia sube. La homeostasis depende de la capacidad de tu cuerpo para detectar y oponerse a estos cambios.
Para mantener la homeostasis se suelen usar ciclos de retroalimentación negativa. Estos ciclos actúan en oposición al estímulo, o señal, que los desencadena. Por ejemplo, si la temperatura de tu cuerpo es demasiado alta, actuará un ciclo de retroalimentación negativa para volver a disminuirla hacia el valor de referencia, o valor nominal, de 98, point, 6, degrees, start text, F, end text/ 37, point, 0, degrees, start text, C, end text.
¿Cómo funciona esto? Primero, ciertos sensores detectarán la alta temperatura —principalmente las células nerviosas con terminaciones en tu piel y cerebro— e informarán a un centro de control regulador de temperatura en tu cerebro. El centro de control procesará la información y activará efectores, como las glándulas sudoríparas, cuya función es oponerse al estímulo y reducir la temperatura del cuerpo.
(a) Un ciclo de retroalimentación negativa tiene cuatro partes básicas: un estímulo, un sensor, un centro de control y un efector. (b) La temperatura corporal está regulada por retroalimentación negativa. El estímulo es cuando la temperatura corporal excede los 37 grados centígrados, los sensores son las células nerviosas con terminaciones en la piel y el cerebro, el centro de control es el centro de regulación de la temperatura en el cerebro, y los efectores son las glándulas sudoríparas en todo el cuerpo.
Crédito de la imagen: versión modificada de Homeostasis: Figura 1 por OpenStax College, Anatomy & Physiology, CC BY 4.0
Por supuesto, la temperatura corporal no solo puede exceder su valor nominal, también puede caer por debajo de este valor. En general, los circuitos homeostáticos suelen utilizar al menos dos ciclos de retroalimentación negativa:
  • Uno se activa cuando un parámetro, como la temperatura corporal, es superior al punto fijo, y está diseñado para volver a disminuirlo.
  • Uno se activa cuando el parámetro es inferior al punto fijo y está diseñado para volver a aumentarlo.
Para concretar más esta idea, revisaremos los circuitos de retroalimentación opuestos que controlan la temperatura corporal.

Respuestas homeostáticas en la regulación de la temperatura

Si tienes mucho calor o mucho frío, sensores en la periferia y el cerebro le dicen al centro de regulación de la temperatura en tu cerebro —una región llamada hipotálamo— que tu temperatura se ha desviado de su punto fijo.
Por ejemplo, si has hecho mucho ejercicio, tu temperatura corporal puede elevarse sobre su valor de referencia y tendrás que activar mecanismos para refrescarte. El flujo sanguíneo hacia tu piel aumenta para acelerar la pérdida de calor con tu entorno y además puedes empezar a sudar de forma que la evaporación del sudor en la piel puede ayudar a enfriarte. Jadear también puede aumentar la pérdida de calor.
Imagen que muestra la regulación de la temperatura en respuesta a las señales del sistema nervioso. Cuando la temperatura corporal cae, los vasos sanguíneos se constriñen, las glándulas sudoríparas no producen sudor, y el tiritar genera calor para calentar el cuerpo. Esto hace que se conserve el calor y que la temperatura del cuerpo vuelva a la normalidad.
Cuando la temperatura corporal es demasiado alta, se dilatan los vasos sanguíneos, las glándulas sudoríparas secretan líquido y se pierde calor del cuerpo. Conforme el calor se pierde al ambiente, la temperatura corporal regresa a la normalidad.
Crédito de la imagen: Homeostasis: Figura 4 por OpenStax College, Biology, CC BY 4.0
Por otra parte, si estás sentado en una habitación fría y no vistes prendas cálidas, el centro de la temperatura en el cerebro tendrá que activar respuestas que ayuden a calentarte. El flujo de sangre hacia tu piel disminuye y podrías empezar a temblar para que tus músculos generen más calor. También puedes tener piel da gallina, que eriza el vello de tu cuerpo y atrapa una capa de aire cerca de tu piel, además de aumentar la liberación de hormonas que actúan para aumentar la producción de calor.
De forma notable, el valor de referencia no siempre es rígido, e incluso puede ser un blanco móvil. Por ejemplo, la temperatura corporal varía durante un período de 24 horas; alcanza su máximo hacia el final de la tarde y su mínimo al comenzar la mañana.squared. La fiebre también representa un aumento temporal en el punto fijo de temperatura, de forma que las respuestas generadoras de calor se activan a temperaturas superiores al punto fijo normal.cubed

Alteraciones en la retroalimentación alteran la homeostasis.

La homeostasis depende de ciclos de retroalimentación negativa; por lo tanto, todo lo que interfiera con los mecanismos de retroalimentación puede alterar la homeostasis, ¡y generalmente lo hará! En el caso del cuerpo humano, esto puede conducir a enfermedades.
La diabetes, por ejemplo, es una enfermedad causada por un circuito de retroalimentación descompuesto en el que participa la hormona insulina. El ciclo de retroalimentación que se descompuso hace que sea difícil o imposible que el cuerpo disminuya una glucemia alta hasta un nivel saludable.
Para apreciar cómo ocurre la diabetes, veamos rápidamente los fundamentos de la regulación del azúcar en la sangre. En una persona sana, dos hormonas controlan la glucemia: la insulina y el glucagón.
La insulina disminuye la concentración de glucosa en la sangre. Después de comer, tu concentración de glucosa en sangre aumenta, lo que provoca que las células β del páncreas secreten insulina. La insulina actúa como una señal que activa a las células del cuerpo, como las células adiposas y musculares, para que tomen la glucosa y la usen como combustible. La insulina también provoca que el hígado convierta la glucosa en glucógeno, una molécula de almacenamiento. Ambos procesos retiran azúcar de la sangre, con lo que disminuye la concentración de azúcar sanguínea, se reduce la secreción de insulina y todo el sistema vuelve a la homeostasis.
Si la concentración de glucosa en sangre aumenta por encima del rango normal, se libera insulina, y como consecuencia las células del cuerpo extraen glucosa de la sangre. Si la concentración de glucosa sanguínea cae por debajo de este rango, se libera glucagón, que estimula a las células del cuerpo a liberar glucosa en la sangre.
Crédito de la imagen: versión modificada de El páncreas endocrino: Figura 2 por OpenStax College, Anatomy & Physiology, CC BY 4.0
El glucagón hace lo contrario: aumenta la concentración de glucosa en la sangre. Si no has comido durante un rato, tu concentración de glucosa en sangre cae, lo que provoca que otro grupo de células pancreáticas, las células α, liberen glucagón. El glucagón actúa sobre el hígado, provoca que el glucógeno se descomponga en glucosa y la liberación de esta hacia el torrente sanguíneo, lo que vuelve a aumentar la concentración de azúcar en la sangre. Esto reduce la secreción de glucagón y devuelve el sistema a la homeostasis.
La diabetes ocurre cuando el páncreas de una persona no produce suficiente insulina o las células del cuerpo dejan de responder a la insulina, o ambas situaciones. En estas condiciones, las células del cuerpo no toman fácilmente la glucosa, por lo que la concentración de azúcar en la sangre permanece elevada por un largo periodo de tiempo después de una comida. Esto es por dos razones:
  • Las células adiposas y musculares no reciben suficiente glucosa, es decir, combustible. Esto puede hacer que la gente se sienta cansada e incluso causar la pérdida de tejido muscular y adiposo.
  • Una glucemia alta produce síntomas como sed, aumento de la micción e incluso deshidratación. Con el tiempo, puede conducir a complicaciones más serias.start superscript, 4, comma, 5, end superscript

Ciclos de retroalimentación positiva

Los circuitos homeostáticos suelen utilizar ciclos de retroalimentación negativa. El distintivo de un ciclo de retroalimentación negativa es que contrarresta un cambio y regresa el valor de un parámetro —como la temperatura o la glucemia— hacia un punto fijo.
Algunos sistemas biológicos, sin embargo, utilizan ciclos de retroalimentación positiva. A diferencia de los ciclos de retroalimentación negativa, los ciclos de retroalimentación positiva amplifican la señal inicial. Los ciclos de retroalimentación positiva suelen encontrarse en procesos que necesitan estimularse hasta su terminación, no cuando se necesita mantener el statu quo.
Un ciclo de retroalimentación positiva entra en juego durante el parto. En el parto, la cabeza del bebé presiona el cuello uterino —la parte inferior del útero, a través del cual debe salir el bebé— y activa neuronas hacia el cerebro. Las neuronas envían una señal que hace que la glándula pituitaria libere la hormona oxitocina.
La oxitocina aumenta las contracciones uterinas y, por tanto, la presión sobre el cuello uterino. Esto causa la liberación de más oxitocina y provoca contracciones aún más fuertes. Este ciclo de retroalimentación positiva continúa hasta que el bebé nace.
El parto normal es impulsado por un circuito de retroalimentación positiva. Este tipo de circuito da como resultado un cambio en el estado del cuerpo en lugar de un regreso a la homeostasis. El circuito de retroalimentación incluye (el circuito está representado en el sentido de las manecillas del reloj): * Impulsos nerviosos del cervix que se transmiten al cerebro * El cerebro estimula a la glándula pituitaria a secretar oxitocina * La sangre lleva la oxitocina hacia el útero * La oxitocina estimula las contracciones uterinas y empujan al bebé hacia el cervix * La cabeza del bebé hace presión sobre le cervix * ¡y sigue el circuito!
Crédito de la imagen: Homeostasis: Figura 2 por OpenStax College, Anatomy & Physiology, CC BY 4.0

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  • Avatar blobby green style para el usuario joseantonioparkour
    ¿Algún otro ejemplo de ciclo de retroalimentación positiva?
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    • Avatar blobby green style para el usuario juanandresbatista
      "La coagulación sanguínea es un ejemplo del gran valor que tiene la retroalimentación positiva. Cuando se rompe un vaso sanguíneo y comienza a formarse un coágulo, dentro de este se activan muchas enzimas denominadas factores de coagulación. Algunas de estas enzimas actúan sobre otras enzimas inactivadas que están en la sangre inmediatamente adyacente, con lo que se consigue que coagule más sangre. Este proceso continúa hasta que se tapona el orificio del vaso y cesa la hemorragia. A veces, este mecanismo se va de las manos y provoca la formación de coágulos no deseados. En realidad, este proceso es el que inicia la mayo ría de los ataques cardíacos, que se deben al comienzo de un coágulo en la superficie interna de una placa aterosclerótica en la arteria coronaria y el crecimiento del coágulo continúa hasta que se bloquea la arteria."

      Guyton, A. and Hall, J. (2011). Tratado de fisiología médica. 12th ed. London: Elsevier Health Sciences Spain, p.8.
      (21 votos)
  • Avatar aqualine seed style para el usuario diana.velez23
    ¿que sucederia con el control homeostatico si el cuerpo no produjera las hormonas mencionadas ?
    (5 votos)
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  • Avatar male robot hal style para el usuario mactus
    ¿la bomba sodio potasio es un ejemplo d homeostasis?
    (4 votos)
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  • Avatar aqualine seed style para el usuario diana.velez23
    ¿Por que es importante conocer sobre las hormonas?
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  • Avatar duskpin ultimate style para el usuario Ambar Reyes
    ¿Cómo es la homeostasis en las células?
    (3 votos)
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  • Avatar blobby green style para el usuario Araas Araas
    Mi piel se está pudriendose perdida muscular agresiva después de un evento de pérdida de homeostasis dicen que no es reversible es ciert?
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  • Avatar aqualine sapling style para el usuario Yuliannis
    ooooo owo uwu ewe
    (1 voto)
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  • Avatar blobby green style para el usuario katherin Pantoja
    ¿qué pasa con nuestras células si no enfriamos al cuerpo?
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    • Avatar starky ultimate style para el usuario Camila Casarrubias
      Bueno, en casos muy extremos (donde la temperatura es muy alta) puede ocurrir una desnaturalización, esto es que varios componentes de nuestro cuerpo se comiencen a separase a causa del calor, algo muy peligroso y que puede llevar a la muerte, es por esto que las enfermedades en las que se tiene fiebre son tan peligrosas.
      (3 votos)
  • Avatar duskpin seedling style para el usuario Maria  Lezama
    Cúal es la importancia de la homeostasis en la biosfera?
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  • Avatar male robot hal style para el usuario mactus
    ¿que es la alostasis?¿es parte de alguna retroalimentacion?
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    • Avatar winston default style para el usuario Gaby Batz
      Alostasis (gr. allos-, otro + stasis, mantener) es una palabra acuñada por Sterling y Eyer (1988) para caracterizar las variaciones en la presión sanguínea y frecuencia cardíaca durante las experiencias diarias, y también para describir cambios en el nivel de referencia de estos parámetros durante la hipertensión. Ellos usaron los cambios en el nivel de referencia como el punto principal que distingue la alostasis de la homeostasis (gr. homeo-, constante + stasis, mantener) y escribieron: "Allostasis emphasizes that the internal milieu varies to meet perceived and anticipated demand". Esto llevó a Bruce McEwen a definir alostasis en una forma más amplia que la idea de cambios en el nivel de referencia; esto es, como el proceso que en forma activa mantiene la homeostasis.
      Puedes leer mas en : http://www.facmed.unam.mx/Libro-NeuroFisio/FuncionesGenerales/Homeostasis/Homeostasis.html
      (2 votos)
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