Biología, la vida en la tierra con fisiología TOMO 02-páginas-34

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La hjm eosiasis y la organúatión dekuerpo animal 6 0 7
de m antener la homeostasis; y ( 2 ) los sistem as d e retroalimenta- 
c ión positivos que p roducen cam bios rápidos y au io lim itan trs , 
co m o los que ocurren cuando un a madre d a a luz.
L a r e t ro a iim e n ta c ió n n e g a t iv a re v ie r te lo s e fe c to s 
d e lo s c a m b io s
F J m ecan ism o m ás im portan te q ue rige a la hom eostasis es la re- 
t r o a l lm c n ta d ó n n e g a t iv a , e n la q ue u n cam b io en el am biente 
causa respuestas a esa 're troa lim entac ión* y contrarresta e l cam bio. 
El resultado general de la retroalim entación negativa es regresar el 
sistem a a su co n d ic ió n orig ina l. To do s los sistem as d e retroalim en­
tación negativa con tienen tres com ponentes principales: u n sensor, 
u n centro d e con tro l y u n efector. H1 sensor detecta la cond ición 
actual, e l centro d e con tro l com para d icha con d ic ió n con u n estado 
deseado lla m a d o punto d e ajuste y e l efector produce un a salida 
que restablece la con d ic ió n deseada. Ensegu ida se m uestra có m o 
fu n d o n an los sistem as d e retroalim entación negativa p rim ero con 
un e je m p lo co tid ian o (ca len ta r tu casa) y después con u n e jem p lo 
b io lóg ico (e l control d e la temperatura co rpora l).
En e l s is tem a d e re tro a lim en tac ió n negativa q ue co n tro la la 
tem peratura de tu casa e n u n d ía frío , e l sensor es u n te rm óm etro , 
e l cen tro de co n tro l es u n term ostato y el e fecto r es u n ca lefactor 
(F IG U R A 31-2«). E J te rm ó m etro detecta la tem pera tu ra am b ien ­
te y en v ía esa in fo rm a d ó n a l term ostato , d o n d e la tem peratura 
real se com para con e l p u n to d e ajuste d e la tem peratura deseada 
(d esde luego q ue la m ayo ría d e los term ostatos t ien e n u n ter­
m ó m e tro in tegrado). S i la tem peratura real es m e n o r al punto 
d e ajuste, el term ostato en v ía u n a señal al calefactor p a ra q u e se 
en rien d a y genere ca lor. E l ca lefactor ca lien ta la h a b itad ó n y res­
tab lece la tem peratura al p u n to d e ajuste, lo cu a l p rovoca que el 
term ostato apague e l calefactor.
C o m o n in gú n com ponente es perfecto n i responde al ins­
tante, la tem pera tu ra am b iente d e h e ch o es u n poco m ás fría que 
e l p u n to de ajuste antes d e que e l te rm ostato e n d e m ia e l cale­
fac tor y u n p oco m ás ca lien te q ue e l p u n to de ajuste antes de 
suspender el ca lo r. 1.a tem peratura q ue o s d la p o r arriba y abajo 
d e l p u n to d e ajuste es u n e je m p lo d e la co n s tan d a d in á m ica ca­
racterística d e la hom eostasis: la tem peratura d e hecho n o cam bia 
co n e l t iem p o (es d in á m ica ), siem pre se m an tien e d en tro d e sus 
lím ites (es re lativam ente constante ).
L a rrtroahm ertaaón negativa m antiene la tem peratura corporal. A un
cu an d o los sistem as están hechos d e cé lu las y líq u id os e n lugar 
d e sistem as electrón icos, cables y calefactores, la gente y otros 
an im a les endoterm os u tilizan sistem as de re troa lim en tac ión n e ­
gativa sem ejantes e n concepto , co n e l f in d e m an tener su tem pe­
ra tu ra in terna a pesar d e las fluctuaciones a su a lrededo r (R G U R A 
31-2b). E l cen tro d e co n tro l d e la tem peratura está en el hipotá- 
lam o , u n a parte del cerebro q u e co n tro la m uchas respuestas ho- 
m eostáticas. E n la m ayoría d e la gente, el p u n to d e a juste d e la 
tem peratura es d e 36 a 37 ° C Las te rm inac iones nerviosas e n el 
h ip o tá lam o , ab d o m en , p ie l y ven as largas actúan co m o sensores
Estím ulo (frió) Estim ulo (frió)
t
Gen ora ca lor quo 
aum enta la temperatura 
corporal
lo s efectores (p. ej.. 
m ú s a * » esqueléticos, 
depósitos do grasa)
S I la temperatura 
so d esv ia d d punto 
de ajuste, envía
En v ía la 
m edición a
n ía 1______ , J
punto d e ajuste)
(a ) C on tro l d a la tem pera tu ra an un a c a s a 
d uran te c lim a fr ío
S la temperatura 
corporal o s monor 
al punto d e ajuste, 
ac tiva ----
Sensor 
Receptores d e 
temperatura 
aa ol cuerpo)
Envía la 
medición a
(hipotálamo en 
el cerebro)
(b) C ontro l d a tem pera tu ra co rpo ra l 
duran te c lim a frío
A F IG U R A 31-2 R e t ro a lim e n ta d ó n n e g a t iv a q u e m a n tie n e la h o m e o s ta s is En la retroalimentación 
negativa, las respuestas a un estim ulo (en la parle superior de cada diagrama) contrarrestan los efectos 
del estímulo, (a) La retroalimentación negativa regula una condición especifica (aquí, la temperatura de tu 
casa) dentro de lim ites estrechos, (b ) U retroalimentación negativa regula la mayoría d e los aspectos de la 
fisiología animal, como el control de la temperatura corporal.
P R E G U N T A : ¿Qué pasarla s i un mamífero tiritando de frió Ingiriera un veneno que destruyera 
las terminaciones nerviosas de su cuerpo que detectan e l calor?
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6 0 8 A iij io m ú y Fisiología animal
d e tem peratura y tran sm iten esta in fo rm ac ió n al h ip o tá lam o . S i la 
tem peratura co rpo ra l cae p o r d eb a jo del p u n to d e ajuste, e l hipo- 
tá lam o activa m ecanism os efectores q ue aum entan la tem peratu ­
ra corporal, co m o in c rem en tar el m etab o lism o ce lu lar m ediante 
la q uem a de grasas, esca lo fríos (con tracc iones m usculares peque­
ñas y ráp idas q u e producen ca lo r ) o e l traslado a u n s it io más 
cá lid o . Los vasos sanguíneos que abastecen las áreas n o vitales 
d e l cuerpo (c o m o la cara, m anos, p ies y p ie l) s e con traen , l o que 
reduce la pérd ida de ca lo r y desvía la sangre ca lien te a regiones 
internas (cereb ro , corazón y dem ás ó rganos in te rn o s ). Cuando 
se restablece la tem peratura co rpo ra l n o rm a l, los sensores envían 
señales al h ip o tá la m o para desactivar las acciones que generan y 
conservan e l ca lor.
E l sistem a de co n tro l d e la tem peratura co rpo ra l tam b ién 
la reduce. S i la tem peratura corporal es su p e rio r al p u n to d e ajus­
te, el h ip o tá la m o envía señales q ue p rovocan la d ila tac ió n de los 
vasos sangu íneos q ue v a n a la p ie l, lo q ue p erm ite q u e la sangre 
ca lien te ( lu y a h a d a ésta, d o n d e se puede irrad ia r el c a lo r a l a ire de 
a lrededor, la s g lándu las sudoríparas secretan líq u id o que en fr ía 
aú n m ás e l cuerpo a l evaporar e l agua d e la p iel. Po r l o regular, el 
can san d o y la in co m o d id ad ocas ionados p o r la e levada tem pe­
ratura co rpo ra l p rovocan q u e la gente deje d e h ace r e je r a d o o al 
m enos q ue lo d ism in uya , a s í e l cuerpo genera m enos calor.
Ixw m ecanism os d e re tro a lim en tad ó n negativa abundan 
en los sistem as fisio lóg icos. E n los siguientes cap ítu los encontra­
rás m uchos e jem p lo s d e l co n tro l hom eostático que func io na a 
través de la re tro a lim en tad ó n negativa; en tre e llos, los sistem as 
reguladores d e l co n ten id o de oxígeno en la sangre, e l e q u ilib r io 
d e l agua, los n iveles d e azúcar e n la sangre, los n iveles h o rm o n a ­
les y otros com ponentes d e l am b ien te interno .
La re tro a lim en tad ó n pos itiva m e jo ra los efectos 
d e los cam b ios
E n la r e t r o a l im e n ta d ó n p o s it iv a , u n cam b io produce un a res­
puesta q ue intensifica e l cam b io in id a l. La re tro a lim en tadó n posi­
tiva es un tan to rara en los sistem as b iológicos, p ero ocurre, com o 
e n el n a d m ien to . Las prim eras contracdones de la labor d e parto 
em pu jan la cabeza d e l bebé contra e l cu e lloen la base d e l útero, 
lo cu a l p rovoca q ue e l cuello se d ilate y se abra, la s célu las n e rv io 
s.ts en c l cuello reaedonan a l ensancham iento y en v ían señales al 
h ipotá lam o, el cual responde y desencadena la lib e rad ó n d e una 
h o rm o n a llam ada ox itodna, q ue estim u la con tracd ones uterinas 
más frecuentes y fuertes. D ichas con tracd ones ocasionan que la ca­
b eza d e l bebé d ilate aú n m ás el cuello , lo q ue p rovoca la liberación 
de m ás ox itodna.
E s t u d i o d e c a s o c o n t i n u a c i ó n
Exceso de ca\or
Cuando la tem peratura corporal de un a persona es d e 40 a
41.1 *C, la capacidad del cuerpo para regular la temperatura 
falla: se desacelera e l flujo sanguíneo a la piel, con frecuencia 
d ism inuye o se detiene la sudoración y aum enta la velocidad 
metabólica del ind iv iduo , lo q ue genera m ás calor. Po r lo tanto, 
aum enta m ás la tem peratura corporal. M uy a m enudo, estos 
c ic lo s de retroalim entación desenfrenados sólo se detienen con 
la muerte.
La re tro a lim en tad ó n p os itiva siem pre se d etiene co n el 
tiem p o . D u ran te e l parto, e l n a c im ien to d e l bebé libera la pre­
s ión e n e l cue llo , e lim in an d o e l e s t ím u lo q ue p rop ic ia e l d d o de 
re troa lim en tac ión positiva .
31 .2 ¿C Ó M O E S T Á O R G A N IZ A D O 
EL C U E R P O A N IM A L ?
lo s an im ales só lo pueden m antener la hom eostasis s i todas las 
partes trabajan e n con junto . Adem ás, e l cuerpo an im a l d eb e reali­
zar docenas — quizá d en lo s— d e fundones s im ultáneas para coor­
d in ar la activ idad d e m iles d e b illones d e células. C o m o y a se m en ­
c ionó , e l h ip o tá lam o e n el cerebro, los sensores d e temperatura en 
varias partes del cuerpo y las g lándu las sudoríparas y vasos sanguí­
neos e n la p ie l so n esenciales para co n tro la r la tem peratura corpo­
ral hu m ana, pero esta lista n o inc lu ye todas las partes del cuerpo 
im plicadas. Esta coord inación d e sistem as corporales com plejos se 
basa e n una s im p le jerarquía o rg an izaao n a l d e las estructuras:
células -♦ te jidos -♦ órganos -* sistemas orgánicos
Un e je m p lo de esta jerarqu ía se presenta e n la F IG U R A 31-3. En 
e l cap itu lo 1 (léanse las páginas 2 y 3 ) aprendiste q ue las células 
son las unidades básicas d e la vida. E l cuerpo an im a l incorpora las 
célu las a los te jido s, cada te jido se co m p on e d e docenas a m iles 
d e m illo nes d e células con estructura s i m ila r q ue actúan d e m anera 
concertada para desem peñar un a (un ció n e n particular, lo s teji­
dos so n los e lem entos básicos d e los ó rg a n o s , estructuras d is a e ­
tas q ue rea lizan (unciones com plejas. Los ejem p los d e los órganos 
inc luyen c l estóm ago, e l in testino delgado, los riñones y la vejiga. 
A su vez, los órganos co m p on en s is te m a s o rg á n ic o s , p u p o s de 
órganos q ue funcionan d e m o do coord inado . P o r e jem p lo , el sis­
tem a digestivo es un sistem a orgánico q ue consta de boca, esófago, 
estómago, in te s tin o delgado, intestino grueso y otros órganos que 
trabajan e n co n ju n to para perm itim os d igerir los a lim entos y ab­
sorber sus nutrim entos.
L>s tejidos animales se componen 
de células semejantes que realizan 
una función específica
U n te jid o se co m p on e d e células q ue tienen un a estructura sem e­
jante y realizan u n pequeño nú m ero d e funciones relacionadas, l ln 
te jid o tam b ién puede in c lu ir com ponentes extracelulares q ue pro­
ducen estas células, co m o e l caso del cartílago y el hueso . A con ti­
nuac ión se presenta un a breve descripción d e las cuatro principales 
categorías de los tejidos an im ales: te jid o ep ite lia l, te jido conectivo, 
te jido m uscular y te jido nervioso.
El te jid o ep ite lia l cu b re e l cue rp o , reviste 
su s cav idades y fo rm a g lándu las
E l te jido ep ite lia l cubre las superficies del cuerpo, co m o la p iel, el 
tracto digestivo, las v ía s respiratorias y urinarias, y e l sistem a d r ­
cu la to r io (F IG U R A 31-4), El te jid o e p ite l ia l consta d e capas 
epiteliales, firm em ente adheridas en tre s í m ediante conexiones 
co m o d am o so m a s y un iones estrechas (léanse las páginas 92 y 
93 ). Asim ism o, las capas d e te jido ep ite lia l tam b ién se u n e n a una 
lám ina n o celu lar subyacente d e proteínas fibrosas llam ada mem 
brana basal. A lgunas de estas fib ras proteínicas se se ae tan a través 
de las células epiteliales, m ientras q ue otras se secretan m ediante
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La hjm eosiasis y la organización del cuerpo animal 6 0 9
A R G U R A 31-3 C é lu la s , te jid o s , ó rg a n o s y s is te m a s o rg á n ic o s El cuerpo animal se compone de 
cálidas que constituyen los tejidos, los cuales se combinan para formar los órganos que trabajan en armonía 
como sistem as orgánicos.
célu las d e l te jido conectivo ( véase la siguiente secc ión ), La m em ­
brana basal o & rce soporte, flex ib ilidad y fuerza a las capas epite­
lia les que, obviam ente, son im portantes e n los órganos sujetos a 
estiram iento y tensión, co m o la p iel. F.n la vesícula y vejiga, las 
un iones estrechas sellan los espacios extracelulares en tre las células 
epiteliales, lo cu a l es fundam ental para ev ita r q ue la b ilis u orina, 
respectivamente, se filtren a l cuerpo.
K l e p ite lio s im p le tien e e l grosor d e u n a so la cé lu la . Bl 
e p ite lio s im p le reviste a to d o s o a la m ayo ría d e los sistem as 
resp iratorio , d igestivo, u r in a rio , rep rod uctivo y c ircu lato rio . La 
estructura d e los ep ite lio s s im p les varía d ep end ien d o d e l ó rgano 
y su fu nc ió n . P o r e jem p lo , el e p ite lio s im p le q u e reviste a los 
p u lm on es consta d e u n a so la capa d e cé lu las delgadas y ap la ­
nadas, cuya fo rm a es idea l para p e rm it ir un a d ifu s ió n ráp id a de 
los gases en tre los p u lm o n e s y e l to n e n te san g u íneo (R G U R A 
31-4a). E l e p ite lio q u e reviste a la tráq uea es m ás co m p le jo ; co n s ­
ta d e cé lu las cortas y alargadas co n ten ien d o c ilio s interca lados 
co n cé lu las g landu lares q u e secretan m o co (F IG U R A 31-4b). Bl 
m o co a trap a la suciedad in h a lad a y los c il io s la arrastran fuera 
d e la tráquea.
E l e p ite lio e s tr a t i f ic a d o , q u e tien e u n grosor d e varias cé­
lu la s y p o r lo co m ú n p u e d e resistir u n desgaste considerab le , se 
encuentra p r in c ip a lm en te e n la p ie l y justo d en tro d e las abertu ­
ras co rpora les q u e llevan u n a co n tin u id a d co n la p ie l, co m o la
b oca y e l a n o . la s cé lu las e n la base d e l ep ite lio estratificado se 
d iv id e n ráp idam ente, d a n d o o rigen a cé lu las h ijas q u e fo rm an 
las capas d e la superfic ie . E n la p ie l, las cé lu las h ijas se cubren 
d e p rote ínas fuertes (p rin c ip a lm en te q u e ra tin a ) co n fo rm e se 
d ife rencian . C o n e l t iem p o , estas cé lu las m u eren y fo rm an un a 
capa resistente, flex ib le e im p e rm eab le e n la superfic ie d e la p ie l 
( F IG U R A 31-4«).
l in a p rop iedad im po rtan te d e los ep ite lios s im p le y estrati­
f icad o es q ue las célu las se p ierden y se cam b ian de m o d o con ti­
n u o . P o r e jem p lo , p iensa e n e l abuso q u e sufren los ep ite lio s de 
tu boca y p iel. S i n o se reem plazaran con tinuam ente; e l ep ite lio 
d e la b oca se destm iría e n unos d ías tras esca ldarse co n e l ca fé o 
rasparse con las frituras d e m aíz . Las cé lu las m uertas e n la super­f ic ie d e l e p ite lio de la p ie l se desgastan al frotarse e n b ropa, las 
to a lla s d e b año , las herram ien tas y los m uebles, y se reem plazan 
d e m anera constante con cé lu las nuevas producidas e n las capas 
d iv isorias m ás p rofundas cu y o resu ltado es un reem plazo total 
casi cada dos sem anas.
la s g lá n d u la s son células o grupos d e cé lu las especializa­
das e n secretar ( lib e ra r) grandes can tidades de sustancias fuera 
d e la célu la. La m ayo ría d e las g lándulas, s i n o es q u e todas, se 
co m p o n en d e célu las ep ite lb le s especializadas. (D e hecho , dos 
g lándu las: la h ip ó fis is posterio r y la m é d u la ad rena l, so n te ji­
d o nerv ioso n o ep ite lia l.) A lgunas g lán d u b s son cé lu las únicas,
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