lunes, 13 de junio de 2016

Clasificación anatómica del sistema nervioso

Anatómicamente, el sistema nervioso de los seres humanos se agrupa en distintos órganos, los cuales conforman estaciones por donde pasan las vías neurales. Con fines de estudio, se pueden agrupar estos órganos según su ubicación en dos partes: sistema nervioso central y sistema nervioso periférico.

Sistema nervioso central

El sistema nervioso central está formado por el encéfalo y la médula espinal. Se encuentra protegido por tres membranas llamadas meninges. En su interior existe un sistema de cavidades conocidas como ventrículos, por las cuales circula el líquido cefalorraquídeo.


Es el encargado de realizar las más altas funciones, ya que atiende y satisface las necesidades vitales y da respuesta a los estímulos. Ejecuta cuatro acciones esenciales, que son:
1. Percibir los estímulos procedentes del mundo exterior.
2. Transmitir los impulsos nerviosos sensitivos a los centros de elaboración.
3. Producción de los impulsos efectores o de gobierno.
4. Transmisión de estos impulsos efectores a los músculos esqueléticos.

El encéfalo

Es la masa nerviosa contenida dentro del cráneo, está envuelta por las tres meninges llamadas: duramadre, piamadre y aracnoides.


El encéfalo es la parte del sistema nervioso central que está protegida por los huesos del cráneo (neurocráneo). Consta de tres partes bastante voluminosas: cerebro, cerebelo y tronco del encéfalo, y otras más pequeñas: el diencéfalo, con el hipotálamo (en conexión con la hipófisis del Sistema Endocrino) y el mesencéfalo con los tubérculos cuadrigéminos.

El cerebro

La superficie del cerebro se denomina corteza cerebral, es la parte más voluminosa e importante.
Está formado por la sustancia gris (por fuera) y la sustancia blanca (por dentro). Su superficie no es lisa, sino que tiene unas arrugas o pliegues llamados circunvoluciones; y unos surcos denominados cisuras, las más notables son las llamadas cisuras de Silvio y de Rolando.
Está dividido incompletamente en dos partes por una hendidura (cisura interhemisférica), llamadas hemisferios cerebrales (derecho e izquierdo). Ambos hemisferios están comunicados por el cuerpo calloso.


En los hemisferios se distinguen los lóbulos, que llevan el nombre del hueso en que se encuentran en contacto (frontal, parietal...). Pesa unos 1.200 gr. Dentro de sus principales funciones están las de controlar y regular el funcionamiento de los demás centros nerviosos, también en él se reciben las sensaciones y se elaboran las respuestas conscientes a dichas situaciones. Es el órgano de las facultades intelectuales: atención, memoria, inteligencia...

El cerebelo

Está situado detrás del cerebro (parte posterior e inferior del encéfalo) y es más pequeño (120 gr.); tiene forma de una mariposa con las alas extendidas. Consta de tres partes: dos hemisferios cerebelosos y el vérmix o cuerpo vermiforme. Por fuera tiene sustancia gris y en el interior sustancia blanca, esta presenta una forma arborescente por lo que se llama el árbol de la vida. Coordina los movimientos de los músculos al caminar y realizar otras actividades motoras.


El cerebelo procesa la información proveniente de otras áreas del cerebro, de la médula espinal y de los receptores sensoriales, con el fin de indicar el tiempo exacto para realizar los movimientos coordinados y suaves del sistema muscular.
Una embolia que afecte al cerebelo puede causar mareos, nauseas y problemas de equilibrio y coordinación.
El tronco del encéfalo:
Está compuesto por el mesencéfalo, la protuberancia anular y el bulbo raquídeo.
El bulbo raquídeo:
Es la continuación de la médula que se hace más gruesa al entrar en el cráneo. Regula el funcionamiento del corazón y de los músculos respiratorios, además de los movimientos de la masticación, la tos, el estornudo, el vómito… Por eso una lesión en el bulbo produce la muerte instantánea por paro cardio-respiratorio irreversible.
La Médula espinal:
La médula espinal es un cordón nervioso blanco y cilíndrico que se extiende por el interior de la columna vertebral. En ella la sustancia blanca se encuentra en el exterior y la gris en el interior. Su función más importante es conducir mediante los nervios de los que está formada, la corriente nerviosa que conduce las sensaciones hasta el cerebro y los impulsos nerviosos que llevan las respuestas del cerebro a los músculos.


La médula espinal termina en el área lumbar y continúa a través del canal vertebral con los nervios espinales. Debido a la semejanza con la cola de un caballo, la agrupación de estos nervios en el extremo de la médula espinal se denomina cauda equina (cola de caballo). Estos nervios envían y reciben mensajes hacia y desde las extremidades inferiores y los órganos pélvicos.

domingo, 12 de junio de 2016

El sistema Nervioso

El sistema nervioso es una red de tejidos altamente especializada, que coordina todas las funciones conscientes e inconscientes y cuya unidad principal son las neuronas, células que se encuentran conectadas entre sí de manera compleja y que tienen la capacidad de conducir, usando señales eléctricas o bien mediante neurotransmisores, enviando estímulos dentro del tejido nervioso y hacia la mayoría del resto de los tejidos, coordinando así múltiples funciones del organismo. En el caso del hombre el sistema
nervioso constituye el 70% del cuerpo.
Su principal función es la de captar y procesar rápidamente las señales, ejerciendo coordinación y control sobre los demás órganos, para lograr una oportuna y eficaz interacción con el medio.

Las Neuronas

Las neuronas son un tipo de células cuya principal característica es la excitabilidad de su membrana plasmática.
Están especializadas en la recepción de estímulos y en la conducción del impulso nervioso entre ellas o con otros tipos celulares, como por ejemplo las fibras musculares de la placa motora.
Altamente diferenciadas, la mayoría de las neuronas no se dividen una vez alcanzada su madurez, no obstante, una minoría si lo hace.
Presentan unas características morfológicas típicas que sustentan sus funciones: un cuerpo celular central, una o varias prolongaciones cortas llamadas dentritas que generalmente transmiten los impulsos hacia el soma celular, y una prolongación larga llamada axón o cilindroeje que conduce los impulsos desde el soma hacia otra neurona u órgano diana.


Según su función, las neuronas se clasifican en:
· Sensitivas: Conducen la información desde los receptores hacia los centros nerviosos más importantes.
· Motoras: Transmiten las órdenes a los órganos efectores.
· Intercalares o de asociación: Se encuentran situadas entre las neuronas sensitivas y las motoras y se localizan en los centros nerviosos superiores.

Los grupos de neuronas en el cerebro tienen trabajos especializados. Por ejemplo, algunos se relacionan con el pensamiento, el aprendizaje y la memoria. Otros se encargan de la recepción de la información sensorial. Otros se comunican con los músculos, estimulándolos para la acción.
Son varios los procesos que tienen que funcionar en conjunto y sin tropiezos para que las neuronas sobrevivan y permanezcan saludables. Estos procesos son la comunicación, el metabolismo y la reparación.

Las neuronas poseen una capacidad única para generar y transmitir corrientes nerviosas desde las dentritas al axón. Estas establecen conexiones funcionales denominadas sinapsis, que permiten que los impulsos nerviosos pasen de unas a otras.
A través de las ondas de naturaleza eléctrica que se originan como consecuencia de un cambio transitorio de la permeabilidad en la membrana plasmática, y que recorren toda la neurona, estos cambios de potencial eléctrico se transmiten desde las dendritas hacia el axón hasta los botones perisinápticos, que a su vez los transmiten hacia otras neuronas.
Se originan en el sistema nervioso central o en los órganos de los sentidos. Los receptores sensitivos transforman los estímulos en impulsos nerviosos, que a través de las fibras sensoriales llegan al cerebro.
Las neuronas no están aisladas. Entre ellas se establecen conexiones denominadas sinapsis, localizadas entre el extremo final del axón de una neurona y una dendrita de la neurona contigua.

En la sinapsis no se produce contacto físico, existe un pequeño espacio entre ellas conocido como hendidura o brecha sináptica.
En el extremo del axón hay unas vesículas que contienen sustancias llamadas neurotransmisores, que cuando llega el impulso nervioso se rompen y los liberan en la brecha.
Es de destacar que en las sinapsis la corriente nerviosa no es continua, en un momento se acaba y empieza otra nueva.
En el extremo del axón hay unas vesículas muy pequeñas que contienen unas sustancias llamadas neurotransmisores.
Cuando el impulso nervioso llega al extremo del axón, las vesículas se rompen y los neurotransmisores son liberados a la brecha sináptica. Allí se unen a la membrana de la dendrita, lo que hace que esta inicie un nuevo impulso nervioso.

sábado, 30 de abril de 2016

Preguntas y respuestas sobre comunicación celular

¿A qué llamamos comunicación celular?

La comunicación celular es la capacidad que tienen todas las células de intercambiar información fisicoquímica con el medio ambiente y con otras células.

¿Cuál es la función principal de la comunicación celular?

La función principal de la comunicación celular es la de adaptarse a los cambios que existen en el medio que les rodea para sobrevivir a esos cambios, gracias al fenómeno de la homeostasis.

¿Cómo responden los organismos unicelulares a los múltiples estímulos fisicoquímicos como la luz, temperatura, salinidad, acidez, concentración de otras sustancias, que reciben en el medio acuoso en el que viven?

Responden generalmente con movimiento, llamado taxia (quimiotaxia, fototaxia).

¿Qué tipos de comunicación celular existen en organismos multicelulares, según el ligando?

Contacto celular con ligando soluble (hormona o factor de crecimiento).
Contacto celular con ligando fijo en otra célula.
Contacto celular con ligando fijo en la matriz extracelular.

¿Cómo se denomina la comunicación, donde las moléculas señalizadoras (hormonas) son secretadas por células especializadas y se transportan a través de la circulación, actuando sobre células diana o blanco localizadas en lugares alejados del organismo?

Comunicación endócrina

¿Entre qué células se produce la comunicación paracrina?

La comunicación paracrina es la que se produce entre células que se encuentran relativamente cercanas (células vecinas).

¿Qué tipo de comunicación es el que establece la neurona presináptica al captar ella misma en sus receptores celulares, los neurotrasmisores que ha vertido en la sinapsis, para así dejar de secretarlos o recaptarlos para reutilizarlos?

Comunicación autocrina

Mencionar las dos variedades de comunicación nerviosa.

Comunicación neuroendocrina y comunicación neuromuscular.

¿Qué característica presenta la comunicación por moléculas gaseosas?
Es la comunicación en la que intervienen como mensajeros químicos sustancias gaseosas como el óxido nítrico y el monóxido de carbono.

¿A qué se denomina inducción?

A la acción de estimular a las células.

¿Cómo se denomina  a la célula sensible al estímulo?

Célula diana o célula blanco.

Las señales locales llegan hasta la célula diana o blanco por difusión en el lugar. Existen distintos tipos, ¿Cuáles son?

Las señales autocrinas, las señales paracrinas, las señales yuxtacrinas y las señales endocrinas.

¿Qué características presenta el complejo señal-receptor? Explicar

Saturabilidad, un aumento del número de señales satura el complejo señal-receptor. Esto es así porque el número de receptores de una célula es limitado.
Reversibilidad, el complejo señal-receptor se separa después de su formación. La liberación de la señal es importante porque si no ocurre, el receptor será estimulado continuamente.

¿Qué provoca la interacción señal-receptor?

Desencadena una serie de reacciones consecutivas en el interior de la célula, para producir una respuesta celular específica.

¿Qué son los receptores?

Los receptores son proteínas que suelen estar incluidas completamente en la membrana plasmática.

¿Qué son los canales iónicos?

Son proteínas integrales que comunican ambos lados de la membrana plasmática mediante poros que se abren y se cierran según determinadas condiciones.

¿Qué son los receptores asociados a proteínas G?

Son proteínas que atraviesan la membrana plasmática hacia afuera y hacia adentro varias veces. La unión de una señal sobre el lado extracelular de estas proteínas cambia la forma de su región citoplasmática y abre un sitio de unión para que una proteína periférica, conocida como "proteína G", se active y desencadene una serie de reacciones químicas dentro del citoplasma.

¿Cómo se denomina al proceso mediante el cual la célula blanco convierte una señal extracelular en una señal intracelular?

Se lo denomina transducción de la señal.

¿Cuáles son las principales funciones de la membrana plasmática de la célula?

Confiere a la célula su individualidad, al separarla de su entorno.
Constituye una barrera con permeabilidad muy selectiva, controlando el intercambio   de sustancias.
Controla el flujo de información entre las células y su entorno.
Proporciona el medio apropiado para el funcionamiento de las proteínas de membrana.

¿Qué son las uniones de hendidura o “uniones gap”?

Se trata de canales entre las membranas plasmáticas que conectan directamente los citoplasmas de dos células adyacentes. Por estos canales, formados por proteínas integrales llamadas conexinas, no pueden pasar moléculas grandes como proteínas, pero sí pueden hacerlo libremente iones o pequeñas moléculas, como los aminoácidos. Una célula animal está conectada con sus células vecinas por cientos de uniones de hendidura.

¿Qué tienen las células vegetales, en lugar de tener uniones de hendidura?

Poseen plasmodesmos, puentes de membrana que atraviesan las gruesas paredes vegetales que separan las células de las plantas. Una célula vegetal suele tener miles de plasmodesmos.

martes, 26 de abril de 2016

Reflejo condicional

video

Iván Petróvich Pávlov (en ruso, Ива́н Петро́вич Па́влов; Riazán, 14 de septiembre jul./ 26 de septiembre de 1849 greg.-Leningrado, 27 de febrero de 1936) fue un fisiólogo ruso.


Pávlov es conocido sobre todo por formular la ley del reflejo condicional que por un error en la traducción de su obra al idioma inglés fue llamada «reflejo condicionado», la cual desarrolló a partir de 1901 con su asistente Ivan Filippovitch Tolochinov, al tiempo que en EE. UU. Edwin Burket Twitmyer realizaba observaciones similares. Pavlov observó que la salivación de los perros que utilizaban en sus experimentos se producía ante la presencia de comida o de los propios experimentadores, y luego determinó que podía ser resultado de una actividad psicológica, a la que llamó «reflejo condicional». Esta diferencia entre «condicionado» y «condicional» es importante, pues el término «condicionado» se refiere a un estado, mientras que el término «condicional» se refiere a una relación, que es precisamente el objeto de su investigación.

Las observaciones originales de Pávlov eran simples. Si se ponen alimentos o ciertos ácidos diluidos en el hocico de un perro hambriento, éste empieza a segregar un flujo de saliva procedente de determinadas glándulas. Este es el reflejo de salivación, pero eso no es todo. Pávlov observó que el animal también salivaba cuando la comida todavía no había llegado al hocico: la comida simplemente vista u olida provocaba una respuesta semejante. Además, el perro salivaba ante la mera presencia de la persona que por lo general le acercaba la comida o cualquier otro estímulo que sistemáticamente la anunciara. Esto llevó a Pávlov a desarrollar un método experimental para estudiar la adquisición de nuevas conexiones de estímulo-respuesta. Indudablemente, las que había observado en sus perros no podían ser innatas o connaturales de esta clase de animal, por lo que concluyó que debían ser aprendidas (en sus términos, condicionales). El primer paso, cuando se realiza este experimento, es familiarizar al perro con la situación experimental que va a vivir, hasta que no dé muestras de alteración, sobre todo cuando se le coloca el arnés y se lo deja solo en una sala aislada. Se practica una pequeña abertura o fisura en la quijada del perro, junto al conducto de una de las glándulas salivares. Luego, se le coloca un tubito (cánula) de cristal para que salga por él la saliva en el momento en que se activa la glándula salivar. La saliva va a parar a un recipiente de cristal con marcas de graduación, para facilitar su cuantificación.

La magnitud de las respuestas a los diferentes estímulos puede medirse por el volumen total o el número de gotas segregadas en una determinada unidad de tiempo. Desde la habitación contigua, y a través de un cristal, el experimentador puede observar el comportamiento del perro, aplicando los estímulos y valorando las respuestas. Antes de empezar el experimento, Pávlov midió las reacciones de salivación a la comida en el hocico, que fue considerable, mientras que salivó muy poco sometido al estímulo del sonido. A continuación, inició las pruebas de condicionamiento. Hizo sonar el metrónomo (estímulo neutral), e inmediatamente después presentó comida al animal (estímulo incondicional), con un intervalo muy breve. Repitió la relación entre este par de estímulos muchas veces durante varias semanas, siempre cuando el perro estaba hambriento. Después, transcurridos varios días, hizo sonar solamente el metrónomo y la respuesta salival apareció al oírse el sonido, a pesar de que no se presentó la comida.

Se había establecido una relación condicional entre la respuesta de salivar y el sonido que originalmente no provocaba la salivación. Se dice entonces que la salivación del perro ante la comida es una respuesta incondicional; la salivación tras oír la campana es una respuesta condicional que depende de la relación que en la historia del sujeto ha existido entre el sonido y la comida. El estímulo del sonido del metrónomo que originalmente era neutro funciona ahora como un estímulo condicional. Este estímulo condicional (sonido), funciona para el sujeto con esa historia como una señal que avisa que el estímulo incondicional (comida), está a punto de aparecer.
Finalmente, se llamó refuerzo al fortalecimiento de la asociación entre un estímulo incondicional con el condicional. El reforzamiento es un acontecimiento que incrementa la probabilidad de que ocurra una determinada respuesta ante ciertos estímulos. La definición de condicionamiento clásico o respondiente es la formación (o reforzamiento) de una asociación entre un estímulo originalmente neutro y una respuesta (por lo general un reflejo o una secreción glandular, como en el caso de la salivación). Los principios del condicionamiento respondiente se utilizan, entre otros, para la adquisición de hábitos como el control de esfínteres. Los estímulos pueden clasificarse en sensoriales, propioceptivos y verbal.

Actividades
  1. ¿Qué relación tiene este experimento con el modelo estímulo-procesamiento-respuesta? Identifica los órganos receptores y los efectores
  2. ¿Qué conocimiento aportó la investigación de Pavlov?
  3. ¿Te parece que esta investigación pudo generar otros problemas científicos? ¿Cuáles?
  4. Averigua que investigaciones en relación con el ser humano pudieron desprenderse a partir de esta.

sábado, 16 de abril de 2016

Osmosis y presión osmótica

Se define ósmosis como una difusión pasiva, caracterizada por el paso del agua, disolvente, a través de la membrana semipermeable, desde la solución más diluida a la más concentrada.


Y entendemos por presión osmótica, a aquella que seria necesaria para detener el flujo de agua a través de la membrana semipermeable. Al considerar como semipermeable a la membrana plasmática, las células de los organismos pluricelulares deben permanecer en equilibrio osmótico con los líquidos tisulares que los bañan.


Si los líquidos extracelulares aumentan su concentración de solutos, se haría hipertónica respecto a las células, como consecuencia se originan pérdida de agua y deshidratación (plasmólisis)
De igual forma, si los líquidos extracelulares se diluyen, se hacen hipotónicos respecto a las células. El agua tiende a pasar al protoplasma y las células se hinchan y se vuelven turgentes, pudiendo estallar (en el caso de células vegetales la pared de celulosa lo impediría), por un proceso de turgescencia.
En el caso de los eritrocitos sanguíneos la plasmólisis se denomina crenación y  turgescencia el proceso de hemólisis.
 
Muchos de los procesos biológicos que se efectúan en el funcionamiento de los seres vivos, se llevan a cabo gracias a la osmosis.
La permeabilidad selectiva o semipermeabilidad de las membranas celulares da por resultado un tipo especial de difusión llamado ósmosis, que implica el movimiento de las moléculas del solvente (en este caso el agua) a través de la membrana semipermeable.
Se llama membrana semipermeable a toda membrana que tiene poros muy pequeños que permiten el paso de ciertas moléculas, e impide el paso de otras porque su tamaño es mayor a la de los poros.
El movimiento neto de moléculas de la región de menor concentración a la región de mayor concentración a través de una membrana semipermeable se conoce como osmosis. La mayor parte de las moléculas de soluto no pueden difundirse libremente a través de membranas celulares semipermeables.
Se define a la presión osmótica como la presión necesaria para impedir la osmosis.
Esta presión se calcula con la diferencia de alturas al terminar la osmosis mediante la fórmula  P = d g h.

Aplicaciones de la ósmosis en la medicina

1. Diálisis. Cuando los riñones no funcionan adecuadamente, la sangre debe depurarse artificialmente por diálisis, que consiste en la separación de los solutos  de los pequeños por difusión a través de una membrana semipermeable, desde un área de alta concentración hasta otra de baja concentración (ósmosis).
La diálisis se realiza entre dos soluciones: la sangre del enfermo (con productos tóxicos y alteraciones electrolíticas) y el líquido de diálisis (solución electrolítica de composición similar a la del plasma).
2. Hidrolipoclasia Ultrasónica. Es un método de aplicación no invasivo, cuyo objetivo es la reducción de adiposidades localizadas y celulitis. Consiste en infiltrar solución fisiológica (suero) o agua destilada con o sin componentes lipolíticos y lidocaína (hipotónica) a profundidad determinada en la piel, esto produce un hinchamiento de los adipositos por osmosis, condición que debilita la membrana celular; así se aplica energía ultrasónica de alta potencia, lo cual provoca el estallido de la célula grasa (lipólisis) liberando glicerol que más tarde se eliminará a través de la orina.
3. Talasoterapia
Del griego thalassa, mar y therapeia, cura. Debido a que la composición del agua de mar es similar a la del plasma sanguíneo, al estar un individuo en contacto con esta, a través de la de la absorción osmótica el organismo recupera su equilibrio a través de los elementos en el agua.
Si la concentración de solutos en el agua de mar es mayor que en las células del organismos (edema, hay agua de más en la célula) el agua irá de adentro hacia a fuera. Si por el contrario las células del organismo están deficientes de estos solutos, el agua irá de afuera hacia dentro, y con ella algunos componentes del agua de mar como son: sodio, potasio, calcio, entre otros, que por su bajo o medio peso molecular pueden atravesar la membrana semipermeable, nuestra piel.
Aplicaciones de la ósmosis en la industria
Depuración de agua, Producción de agua ultra pura, ablandamiento de aguas duras, producción de agua potable (desalinización del agua de mar).

sábado, 2 de abril de 2016

Homeostasis

Todos los seres vivos, desde una célula hasta el más complejo ser pluricelular, se desenvuelven en un medio con el que están en continua relación. Ni el ambiente externo, ni el sistema biológico son medios estáticos. Por el contrario ambos están en continuo proceso de transformación. Los mismos procesos biológicos implican cambios que afectan tanto al interior como al exterior celular. Cualquier organismo mantiene sus condiciones internas más o menos constantes gracias a ajustes de su metabolismo. En paralelo al aumento de la organización y complejidad de los seres vivos, los procesos que en estos tienen lugar se ajustan a unas condiciones óptimas que deben ser mantenidas. Es decir, en la evolución de los seres vivos, en función del medio en el que estos habitan, el desarrollo fisiológico ha implicado el desarrollo de sistemas que garantizan unas condiciones internas estables, tales que las reacciones químicas que en ellos tienen lugar funcionen correctamente y no supeditadas al ambiente. Al mantenimiento de estas condiciones internas dentro de los rangos adecuados es a lo que denominamos homeostasis.

En cualquier sistema, las condiciones físicas y químicas en las que se desarrolla una reacción química deben ser las más óptimas para obtener el máximo rendimiento. Los seres vivos no son una excepción: ellos mismos tratan de mantenerlas: la homeostasis.



Objetivo principal de los seres vivos: cooperar y organizarse para poder realizar funciones más complejas y eficaces que garanticen su perpetuación.
Cualquier ser vivo, desde el más simple unicelular hasta los organismos pluricelulares, presentan unas características comunes, inherentes a lo que consideramos sistema vivo, y como bien sabemos, muy diferentes de las propiedades que, por separado, tiene cada una de las sustancias que lo componen. Así pues, en el sistema vivo más elemental encontramos un conjunto de sustancias químicas en interacción y sometidas a reacciones químicas, y tanto ellas como las transformaciones que sufren, perfectamente coordinadas para poder mantenerse estructuralmente y reproducirse, dando lugar a sistemas similares. De esta forma, sabemos que en cualquier sistema vivo:

  • Es necesario que se produzcan nuevos sistemas, copias más o menos parecidas al ser vivo original, que garanticen el mantenimiento en el tiempo de esa forma de organización, esa forma de vida. En definitiva: que se reproduzca.
  • Existe además una serie de procesos para la incorporación de materia desde el exterior, que denominamos en conjunto nutrición. Todas las reacciones químicas en las que esta materia incorporada (los nutrientes) se vea involucrada es lo que denominamos metabolismo. Mediante estas reacciones metabólicas el ser vivo transformará las sustancias ingeridas o bien en sustancias que necesite para construir sus propias estructuras o bien en la energía necesaria para todas las reacciones químicas vitales que ese sistema debe llevar a cabo.
Cualquier ser vivo, por tanto, es un sistema abierto, en continua relación con el medio que le rodea, de él obtiene los nutrientes, a él vierte todas las sustancias que no le son útiles, las sustancias de desecho.



Los organismos pluricelulares han desarrollado mecanismos que les permiten un mejor control y mantenimiento del medio interno: una mayor capacidad homeostática
Los sistemas vivos han ido desarrollando mecanismos que les han permitido vivir en situaciones cada vez más complejas. De esta forma, las células se agruparon, cooperando, con el objetivo de obtener ventajas para garantizar su existencia, hasta el punto de asociarse, dejando de ser independientes unas de otras y especializándose en funciones concretas (constituyendo lo que conocemos como tejidos, órganos y aparatos). En estos organismos pluricelulares los procesos básicos son los mismos mencionados arriba, pero estas funciones se desarrollan de una forman mucho más eficaz y compleja gracias a esta organización y especialización de las células.
En este camino hacia el desarrollo uno de los problemas más importantes a los que ha tenido que hacer frente la organización en los seres vivos es a conseguir mantener el medio interno en condiciones más o menos estable, y sobre todo óptimas, para que toda la maquinaria biológica funcione de la forma más adecuada posible, independientemente del ambiente en el que se encuentre o de las variaciones que en el medio interno o externo puedan suceder. La posibilidad de mantener un ambiente interno estable (dentro de unos límites) y diferente del medio externo ha facilitado el desarrollo de seres vivos más sofisticados en los que las condiciones de funcionamiento de cada célula, y del conjunto del organismo, sean óptimas y no supeditadas al ambiente exterior.
Al mantenimiento de estas condiciones constantes en el medio interno del ser vivo es a lo que denominamos homeostasis. Si tenemos en cuenta que lo que sucede en cada una de las células de cualquier organismo son un elevadísimo número de transformaciones químicas, perfectamente coordinadas, permitir que éstas puedan realizarse en las condiciones más óptimas posibles será una gran ventaja para el organismo que las alberga.

¿Cómo se mantiene un medio interno relativamente constante?
Para mantener la homeostasis, la actividad de todos los órganos (digestivo, respiratorio, circulatorio, excretor) debe funcionar de forma regulada y controlada, y en continua respuesta a las variaciones de los medios externos e internos. Con este fin, los animales disponen de dos sistemas de control y coordinación del organismo, que están relacionadas tanto funcional como anatómicamente: el sistema nervioso y el sistema endocrino. Las funciones que, en relación con la homeostasis, deben desempeñar ambos sistemas son, en primer lugar, percibir los cambios, tanto del ambiente interno como externo, a continuación, deben procesar esta información que se recibe, y por último, dar las órdenes oportunas a los diferentes órganos y sistemas del organismo para que actúen de la forma apropiada.
Además de los sistemas de control y regulación, el organismo necesita de información de retroalimentación que le informe sobre la situación en cada momento, para que pueda analizar como de alejado está de la situación inicial, a la que debe volver.

Cuadro resumen y ejemplo de un mecanismo para el mantenimiento de la homeostasis:



General:

Un ejemplo: Día caluroso: aumento de temperatura corporal


a)     Percibir los cambios:


El sistema nervioso detecta el aumento de la temperatura corporal


b)     Procesar la información:



El circuito neuronal procesa esta información



c)      Transmisión de órdenes a órganos y sistemas:



Se activan las glándulas sudoríparas de la piel

d)     Respuesta:

Se estimula la producción de sudor: al evaporarse el sudor, se elimina calor del organismo


¿Qué condiciones físicas y químicas son importantes para los seres vivos?

La estabilidad de las estructuras (biomoléculas y agregados) que constituyen los seres vivos, así como de las reacciones químicas que en ellos tienen lugar necesita de unos intervalos controlados de pH, temperatura, concentración de sustratos y productos,… para que todo funcione correctamente. Como ejemplos concretos podríamos citar:
1)      La regulación de las cantidades de O2/CO2 en los organismos.
2)     Regulación de los niveles de glucosa en sangre.
3)     Mantenimiento del pH (pH~1 en fluidos gástricos; pH~5 en lisosomas; pH~7 en citoplasma celular) gracias a la presencia sales disueltas en el agua.
4)     El equilibrio de agua (equilibrio hídrico). Si el volumen de agua dentro de la célula varía mucho, las sustancias se concentran o diluyen, alterándose el equilibrio químico de la célula, incluso se puede llegar a tener riesgo de lisis en el caso de que el volumen de agua en el interior celular aumente de forma excesiva.

Control de temperatura: homeotermos

Algunos animales son capaces de mantener constante, dentro de unos intervalos, su temperatura corporal. Esta característica es prácticamente exclusiva de aves y mamíferos.
Estos animales, que denominamos homeotermos, han desarrollado, fundamentalmente, tres tipos de mecanismos o estructuras en este sentido: el desarrollo de pelo y plumas, el control nervioso de circulación sanguínea periférica y la sudoración.


Control de pH:

En general, todas las células necesitan un pH que varíe mínimamente y próximo a la neutralidad. El propio metabolismo celular ya implica variaciones de pH.
En el control de pH celular intervienen sales disueltas en el medio: los sistemas biológicos disponen de sistemas amortiguadores o tampones encargados de regular estos cambios. Como cualquier disolución tampón, los amortiguadores biológicos constan de un ácido o una base débil y una sal conjugada de ese ácido o de esa base. En los medios biológicos destacan dos tampones salinos:
- En el medio extracelular (sangre): ácido carbónico (H2CO3)/bicarbonato de sodio (NaHCO3), y
- En el medio intracelular: tampón bifosfato (H2PO4-)/fosfato (HPO42-).

El equilibrio hídrico/salino en los seres vivos y osmosis:

Si analizamos cualquier sistema biológico, desde una célula hasta el hombre, el medio interno en el que se desarrollan todos los procesos químicos vitales es un medio acuoso. Este medio interno es, pues, una disolución acuosa de iones y otros solutos (biomoléculas), junto con grandes agregados moleculares y estructuras celulares en suspensión. El medio intracelular está separado del medio externo por una membrana biológica, que se comporta como si fuera una membrana semipermeable. En cualquier sistema en el que encontremos esta situación (una membrana semipermeable y dos disoluciones con diferente concentración de solutos a cada lado) se va a producir un proceso que denominamos ósmosis: la membrana semipermeable permite el paso de las moléculas pequeñas de disolvente, que difundirán libremente, pero no permitirá el paso de los solutos. El paso de moléculas de agua se hará siempre desde dónde la proporción de moléculas de agua frente a las de partículas disueltas sea mayor hacia donde sea menor. El proceso de paso de agua continuará hasta que se alcance un equilibrio que denominamos equilibrio osmótico (no hay balance neto ni de entrada ni de salida de moléculas de disolvente a ninguno de los dos lados).