Thermoregulatie Fysiologie, mechanismen, typen en veranderingen

De Thermoregulatie Het is het proces waarmee organismen de temperatuur van hun lichaam kunnen reguleren, waardoor het verlies- en hittewinst moduleert. In het dierenrijk zijn er verschillende mechanismen van temperatuurregulatie, zowel fysiologisch als ethologisch.

Het reguleren van de lichaamstemperatuur is een basisactiviteit voor elk levend wezen, omdat de parameter van cruciaal belang is voor homeostase van het lichaam en de functionaliteit van enzymen en andere eiwitten, membraanvloeibaarheid, ionenstroom, onder andere beïnvloedt,.

Zoogdieren zijn homeoterms en endoterms. Bron: Alan Wilson [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenties/by-sa/3.0)]

In zijn eenvoudigste vorm worden de thermoregulatienetwerken geactiveerd door middel van een circuit dat de ingangen van de thermoreceptoren in de huid, in de ingewanden, in de hersenen integreert, onder andere.

De belangrijkste mechanismen in het gezicht van deze koude of warmtestimuli zijn onder meer vasoconstrictie van de huid, vaatverwijding, warmteproductie (thermogenese) en zweten. Andere mechanismen omvatten gedrag om warmteverlies te bevorderen of te verminderen.

[TOC]

Basisconcepten: warmte en temperatuur

Om te praten over thermoregulatie bij dieren, is het noodzakelijk om de exacte definitie te kennen van termen die vaak verward zijn bij studenten.

Inzicht in het verschil tussen warmte en temperatuur is onmisbaar om de thermische regulatie van dieren te begrijpen. We zullen levenloze lichamen gebruiken om het verschil te illustreren: laten we denken aan twee blokjes van één metaal, de ene is 10 keer groter dan het andere.

Elk van deze kubussen bevindt zich in een kamer bij een temperatuur van 25 ° C. Als we de temperatuur van elk blok meten, zullen beide op 25 ° C zijn, hoewel één groot is en een klein.

Als we nu de hoeveelheid warmte in elk blok meten, zal het resultaat daartussen anders zijn. Om deze taak uit te voeren, moeten we de blokken naar een kamer verplaatsen met een temperatuur van absolute nul en de hoeveelheid warmte kwantificeren die ze afgeven. In dit geval zal de warmte -inhoud 10 keer hoger zijn in de grootste metalen emmer.

Temperatuur

Dankzij het vorige voorbeeld kunnen we concluderen dat de temperatuur hetzelfde is voor de twee en onafhankelijk van de hoeveelheid materie in elk blok. De temperatuur wordt gemeten als de snelheid of intensiteit van de moleculenbeweging.

In biologische literatuur verwijzen de auteurs de "lichaamstemperatuur" naar de temperatuur van de centrale gebieden van het lichaam en de randapparatuur. De temperatuur van de centrale gebieden weerspiegelt de temperatuur van de "diepe" weefsels van het lichaam - hersenen, hart en lever.

De temperatuur van de perifere gebieden daarentegen wordt beïnvloed door de doorgang van bloed naar de huid en wordt gemeten in de huid van handen en voeten.

Warmte

In tegenstelling - en terugkeren naar het voorbeeld van de blokken - is warmte anders in zowel inerte lichamen als rechtstreeks evenredig met de hoeveelheid materie. Het is een vorm van energie en hangt af van het aantal atomen en moleculen van de substantie in kwestie.

Types: thermische relaties tussen dieren

In dierenfysiologie zijn er een aantal termen en categorieën die worden gebruikt om thermische relaties tussen organismen te beschrijven. Elk van deze diergroepen heeft speciale - fysiologische, anatomische of anatomische aanpassingen - die hen helpen hun lichaamstemperatuur in een voldoende bereik te behouden.

In het dagelijks leven noemen we dieren endoterms en homeotothermen zoals "warm bloed", en poiquilothermische en ectothermusdieren zoals "koud -blooded".

Endotherm en ectotherm

De eerste term is endothermie, gebruikt wanneer het dier erin slaagt om de media -productie van metabole warmte te verwarmen. Het tegenovergestelde concept is het Ectothermie, waar de temperatuur van het dier wordt opgelegd door de omliggende omgeving.

Het kan u van dienst zijn: Cytochemistry: History, Object of Study, Utility and Techniques

Sommige dieren zijn niet in staat om endoterms te zijn, want hoewel ze warmte produceren, doen ze het niet snel genoeg om het te behouden.

Poiquilotherm en homeotherm

Een andere manier om ze te classificeren is volgens de thermoregulatie van dieren. De voorwaarde Poiquilotherm wordt gebruikt om te verwijzen naar dieren met variabele lichaamstemperaturen. In deze gevallen is de lichaamstemperatuur hoog in hete omgevingen en bevat het weinig koude omgevingen.

Een poiquilotherm -dier kan zijn temperatuur zelf reguleren door middel van gedragingen. Dat wil zeggen, gelegen in gebieden met hoge zonnestraling om de temperatuur te verhogen of zich te verbergen voor genoemde straling om het te verminderen.

Poiquilotherm- en ectothermustermen verwijzen naar in principe hetzelfde fenomeen. Poiquilothermo benadrukt echter de variabiliteit van de lichaamstemperatuur, terwijl het in ectothermus verwijst naar het belang van omgevingstemperatuur om de lichaamstemperatuur te bepalen.

De term die in strijd is met poiquilotherm is homeothermus: thermoregulatie op fysiologische middelen - en niet alleen dankzij de weergave van gedragingen. De meeste endoterms kunnen hun temperatuur reguleren.

Voorbeelden

Vis

Vissen zijn het perfecte voorbeeld van ectoterms en poiquilotermos -dieren. In het geval van deze gewervelde zwemmers produceren hun weefsels geen warmte door metabole paden en ook wordt de temperatuur van de vis bepaald door de temperatuur van het waterlichaam waar ze zwemmen.

Reptielen

Reptielen vertonen zeer duidelijk gedrag waarmee ze hun temperatuur kunnen reguleren (ethologisch). Deze dieren zoeken naar warme gebieden - hoe te zwijgen op een hete steen - om de temperatuur te verhogen. Anders, waar ze het willen verminderen, zullen ze zich willen verbergen voor straling.

Vogels en zoogdieren

Zoogdieren en vogels zijn voorbeelden van endoterms en homeothermen. Deze produceren hun lichaamstemperatuur en reguleren het fysiologisch. Sommige insecten vertonen ook dit fysiologische patroon.

Het vermogen om de temperatuur te reguleren gaf deze twee dierenlijnen een voordeel ten opzichte van hun poiquiloterms -tegenhangers, omdat ze een thermische balans in hun cellen en in hun organen kunnen vaststellen. Dit leidde tot de processen van voeding, metabolisme en uitscheiding waren robuuster en efficiënter.

De mens handhaaft bijvoorbeeld zijn temperatuur bij 37 ° C, binnen een vrij smal bereik - tussen 33,2 en 38,2 ° C. Het onderhoud van deze parameter is volledig van cruciaal belang voor het overleven van de soort en een halve reeks fysiologische processen in het lichaam.

Ruimte en tijdelijke afwisseling van endothermie en ectothermie

Het onderscheid tussen deze vier categorieën wordt meestal verwarrend wanneer we gevallen onderzoeken van dieren die in staat zijn om af te wisselen tussen de categorieën, ruimtelijk of tijdelijk.

De tijdelijke variatie van thermische regulatie kan worden geïllustreerd met zoogdieren die winterslaapperioden ervaren. Deze dieren zijn over het algemeen homeoterms in de tijd van het jaar waarin ze niet overwinteren en tijdens de winterslaap kunnen ze hun lichaamstemperatuur niet reguleren.

Ruimtevariatie treedt op wanneer het dier de temperatuur in lichaamsgebieden differentieel reguleert. Abejorros en andere insecten kunnen de temperatuur van hun thoracale segmenten reguleren en kunnen de rest van de regio's niet reguleren. Deze differentiële regulatie -toestand wordt heterothermie genoemd.

Fysiologie van thermoregulatie

Zoals elk systeem heeft de fysiologische regulering van lichaamstemperatuur de aanwezigheid van een afferent systeem, een controlecentrum en een emotioneel systeem nodig.

Het eerste systeem, de afferente, is verantwoordelijk voor het vastleggen van informatie via huidreceptoren. Vervolgens wordt de informatie door het bloed door het bloed naar het thermoregulatorcentrum overgedragen.

Kan u van dienst zijn: immunoglobuline D

Onder normale omstandigheden zijn de organen van het lichaam die warmte genereren het hart en de lever. Wanneer het lichaam fysiek werk doet (lichaamsbeweging), is skeletspier ook een structuur van warmte -genererende structuur.

De hypothalamus is het thermoregulerende centrum en de taken zijn onderverdeeld in verlies- en warmteginst. De functionele zone om warmteonderhoud te bemiddelen bevindt zich in het achterste gebied van de hypothalamus, terwijl het verlies wordt gemedieerd door het voorste gebied. Dit orgel werkt als een thermostaat.

Systeemcontrole vindt dubbel plaats: positief en negatief, gemedieerd door de cortex van de hersenen. De effectorreacties zijn van het gedragstype of gemedieerd door het autonome zenuwstelsel. Deze twee mechanismen zullen later worden bestudeerd.

Thermoregulatiemechanismen

Fysiologische mechanismen

De mechanismen om de temperatuur te reguleren variëren tussen het type ontvangen stimulus, dat wil zeggen, als het een toename of een afname van de temperatuur is. Dus we zullen deze parameter gebruiken om een ​​classificatie van de mechanismen vast te stellen:

Regulering voor hoge temperaturen

Om de regulering van de lichaamstemperatuur tegen warmtestimuli te bereiken, moet het lichaam het verlies ervan bevorderen. Er zijn verschillende mechanismen:

Vasodilatie

Bij mensen is een van de meest opvallende kenmerken van de huidcirculatie het brede bereik van bloedvaten dat het bezit. Bloedcirculatie door de huid heeft de eigenschap van sterk te variëren, afhankelijk van de omstandigheden van de omgeving en het aanpassen van hoge tot lage bloedstromen.

Het vaatverwijderingsvermogen is cruciaal bij de thermoregulatie van individuen. De hoge bloedstroom tijdens perioden van temperatuurstijging zorgt ervoor dat het lichaam de warmteoverdracht verhoogt, van de kern van het lichaam naar het huidoppervlak, om uiteindelijk te worden afgevoerd.

Wanneer de bloedstroom wordt verhoogd, neemt het volume van de bloedhuid op zijn beurt toe. Aldus wordt een grotere hoeveelheid bloed overgebracht van de kern van het lichaam naar het oppervlak van de huid, waar warmteoverdracht optreedt. Bloed, nu kouder, wordt opnieuw overgebracht naar de kern of het midden van het lichaam.

Zweet

Samen met vaatverwijding is zweetproductie cruciaal voor thermoregulatie, omdat het helpt om overmatige warmte te verdrijven. In feite zijn de productie en posterieure verdamping van zweet de belangrijkste mechanismen van het lichaam om warmte te verliezen. Ze handelen ook tijdens fysieke activiteit.

Zweet is een vloeistof geproduceerd door zweetklieren genaamd Ecrinas, verdeeld over het hele lichaam in een belangrijke dichtheid.De verdamping van zweet slaagt erin om de hitte van het lichaam naar de omgeving te brengen als waterdamp.

Regulering voor lage temperaturen

In tegenstelling tot de in de vorige paragraaf genoemde mechanismen, moet het lichaam in de temperatuursituaties in het lichaam de behoud en de productie van warmte als volgt bevorderen:

Vasoconstrictie

Dit systeem volgt de tegenovergestelde logica die is beschreven in vaatverwijding, dus we zullen niet veel uitbreiden in de uitleg. De kou stimuleert de samentrekking van de huidvaten, waardoor warmte -dissipatie wordt vermeden.  

Piloerecion

Heb je je afgevraagd waarom de "kippenhuid" verschijnt als we geconfronteerd worden met lage temperaturen? Het is een mechanisme om warmteverlies te voorkomen dat Pionrection wordt genoemd. Omdat mensen echter relatief weinig haar in ons lichaam hebben, wordt het beschouwd als een beetje effectief en rudimentair systeem.

Het kan u van dienst zijn: wat is de natuurlijke diversiteit van de aarde?

Wanneer de hoogte van elk haar optreedt, wordt de luchtlaag die in contact komt met de huid verhoogd, waardoor de convectie van de lucht vermindert. Dit vermindert warmteverlies.

Warmte productie

De meest intuïtieve manier om lage temperatuur tegen te gaan, is door warmteproductie. Dit kan op twee manieren optreden: door rillende en niet -verschuivende thermogenese.

In het eerste geval produceert het lichaam snelle en onvrijwillige spiercontracties (daarom beef je) die leiden tot warmteproductie. De productieproductie is duur - energetisch gezien - zodat het lichaam ertegen zal zijn als de bovengenoemde systemen niet zullen falen.

Het tweede mechanisme wordt geleid door een stof die bruin vet wordt genoemd (of bruin vetweefsel, in de Engelse literatuur wordt meestal samengevat onder de vleermuis acrononic door Bruin vetweefsel)).

Dit systeem is verantwoordelijk voor het ontkoppelen van de energieproductie in het metabolisme: in plaats van ATP te vormen, leidt het tot warmteproductie. Het is een bijzonder belangrijk mechanisme bij kinderen en kleine zoogdieren, hoewel het meest recente bewijs heeft opgemerkt dat het ook relevant is bij volwassenen.

Ethologische mechanismen

Ethologische mechanismen bestaan ​​uit alle gedragingen die dieren vertonen om hun temperatuur te reguleren. Zoals we in het voorbeeld van reptielen hebben vermeld, kunnen organismen in de gunstige omgeving worden geplaatst om warmteverlies te bevorderen of te voorkomen.

Verschillende delen van de hersenen zijn betrokken bij de verwerking van deze reactie. Bij mensen zijn dit gedrag effectief, hoewel ze niet fijn gereguleerd zijn als fysiologisch.

Thermoregulatiewijzigingen

Het lichaam ervaart de gedurende de dag kleine en delicate temperatuurveranderingen, afhankelijk van sommige variabelen, zoals het circadiane ritme, de hormonale cyclus, naast andere fysiologische aspecten.

Zoals we al zeiden, lichaamstemperatuurorkest.

Zowel thermische uitersten - zowel hoog als laag - beïnvloeden de organismen negatief negatief. Zeer hoge temperaturen, boven 42 ° C bij mensen, beïnvloeden eiwitten zeer duidelijk, waardoor hun denaturatie wordt bevorderd. Bovendien wordt de DNA -synthese beïnvloed. Orgels en neuronen zijn ook beschadigd.

Evenzo leiden de temperaturen lager dan 27 ° C tot ernstige hypothermie. Veranderingen in neuromusculaire, cardiovasculaire en ademhalingsactiviteit hebben fatale gevolgen.

Meerdere organen worden beïnvloed wanneer thermoregulatie niet op de juiste manier werkt. Onder hen, het hart, de hersenen, het maagdarmkanaal, de longen, de nieren en de lever.

Referenties

1. Arellano, J. L. P., & Del Pozo, s. D. C. (2013). Algemene pathologiehandleiding. Elsevier.
2. Argyropoulos, g., & Harper, m. EN. (2002). Uitgenodigde review: Uncoulling -eiwitten en themoregulatie. Journal of Applied Physiology, 92(5), 2187-2198.
3. Charkoudian n. (2010). Mechanismen en modificatoren van reflem. Journal of Applied Physiology (Bethesda, MD. : 1985), 109(4), 1221-8.
4. Hill, r. W. (1979). Vergelijkende dierenfysiologie: een milieubenadering. Ik heb omgekeerd.
5. Hill, r. W., Wyse, g. NAAR., Anderson, m., & Anderson, m. (2004). Fysiologiedier. Sinauer Associates.
6. Liedtke w. B. (2017). Deconstrueren van themoregulatie van zoogdieren. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 114(8), 1765-1767.
7. Morrison s. F. (2016). Centrale regeling van de lichaamstemperatuur. F1000resarch, 5, F1000 faculteit Rev-880.