Tema 20. Regulación de la temperatura corporal. POIQUILOTERMIA (2013)

Apunte Español
Universidad Universidad de Barcelona (UB)
Grado Biología - 2º curso
Asignatura Fisiologia animal
Año del apunte 2013
Páginas 8
Fecha de subida 12/04/2016
Descargas 1
Subido por

Vista previa del texto

TEMA 20: REGULACION DE LA TEMPERATURA CORPORAL.
POIQUILOTERMIA Si queremos saber la temperatura del animal lo que tenemos que tener claro es el calor que incorpora y el calor que pierde, lo que depende de una serie de procesos: su TM y la transferencia del calor ext int e int ext.
Cualquier cuerpo en el espacio, por encima del cero absoluto el movimiento de las moléculas determina una pérdida energética como calor por radiación que dependerá de la temperatura. Para un animal nos interesa la radiación que el emite y la que gana. Nos referimos solo al resultado neto de lo que emite y lo que el ambiente le devuelve.
TEMPERATURA CORPORAL Depende del balance entre diferentes factores. La Q = calor.
Q cuerpo = Q producido + Q transferido (Q ganado – Q perdido) Procesos de transferencia de energía Siempre de temperatura más alta a más baja. Son cuatro: Radiación: por radiaciones electromagnéticas, sin contacto entre objetos. Cualquier cuerpo a más del cero absoluto (0º K = -273 ºC) emite energía por radiaciones electromagnéticas. La radiación neta será la diferencia entre entradas y salidas.
Conducción: cuando dos cuerpos están directamente en contacto. También depende del gradiente, del área de contacto y de la distancia considerada. Por contacto directo siguiendo la dirección del gradiente térmico.
Convección: por movimiento de fluidos (agua o aire). Es una aceleración de la transferencia de calor por movimiento del fluido. Si es un animal aéreo es la atmósfera y si es acuático el agua.
Transferencia de energía por el movimiento del medio.
Evaporación: ligado a la evaporación del agua. Un mecanismo que diferencia dos tipos de animales. Unos no lo pueden utilizar. Es el calor que se pierde cuando se transforma agua líquida en vapor de agua. Calor latente de vaporización. Esto se produce en la superficie del cuerpo del animal.
Los que no pueden utilizar la evaporación son los animales acuáticos los cuales al estar sumergidos en agua están en una atmosfera saturada de vapor de agua, no pierden calor.
La sudoración es un típico mecanismo de mamíferos sin pelo. En zonas muy húmedas como las ecuatoriales el sistema de sudoración no es eficiente, los nativos tienen otros sistemas de sudoración más eficientes con muy poca sudoración. La evaporación se puede utilizar incluso en contra de gradiente, si el ambiente es más caluroso no podemos utilizar ni radicación ni conducción ni convección. La evaporación puede enfriar el cuerpo incluso a temperaturas más altas que el propio cuerpo.
1 Factores que afectan a la transferencia de energía Las transferencias de calor del int al ext se producen por la superficie del cuerpo. La superficie disminuye proporcionalmente a medida que aumenta el volumen del cuerpo. S disminuye/ volumen.
Lo primero que se ha de conseguir es el aislamiento y aumentar la producción de energía. Hay un sistema de transferir energía el calor que no pueden utilizar los animales.
- El gradiente de TºC entre el cuerpo y el ambiente.
La superficie corporal.
La conductancia de la superficie del animal (=1 / aislamiento). Agua – aire.
La capacidad de producción de energía.
CLASIFICACIÓN DE LOS ANIMALES EN RELACIÓN A LA TEMPERATURA CORPORAL Cuestión de relatividad. Depende de nuestra temperatura y la del animal. Hay animales que se consideran poiquilotermos. Si está en un ambiente frio su temperatura baja. La denominación de poiquilotermo y homeotermo es aproximada. Poiquilotermo es variable, cualquier animal cuya temperatura varía significativamente tiene que ser un poiquilotermo. Los homeotermos son animales que han conseguido regular su temperatura y mantenerla constante.
Animales de sangre fría  T. interna baja (serpientes, anfibios…). Problemas: serpiente del desierto, T cuerpo = 40 ºC, ¿sangre fría? Animales de sangre caliente  T. interna alta (pájaros y mamíferos). Mamífero hibernando = 5ºC, ¿sangre caliente? Según la variación, el control de la temperatura corporal encontramos: - POIQUILOTERMOS: temperatura corporal variable que cambia con la del medio.
- HOMEOTERMOS: la temperatura interna se mantiene, presenta constancia del medio interno, es decir, homeostasis.
Sin embargo, esta clasificación presenta problemas: hay homeotermos con temperaturas del cuerpo no constantes por ejemplo.
HETEROTERMOS: son homeotermos que parecen poiquilotermos de manera temporal: bajo efectos de estrés térmico (ejemplo: colibrís o hivernantes). Normalmente la temperatura se mantiene pero de tanto en tanto han de enfriar su cuerpo, se vuelven poiquilotermos, como en el caso de la hibernación.
También hay poiquilotermos que actúan como homeotermos: - De manera regional en zonas de su cuerpo (ejemplo: tiburones, atunes).
- De manera temporal, por ejercicio: vuelo mariposas nocturnas.
Según sea la principal fuente de calor: - ECTOTERMOS: dependen del calor ambiental. La fuente de calor corporal es externa teniendo una producción de calor metabólico nulo o insignificante.
- ENDOTERMOS: dependen de su propia producción de calor. No significa que no puedan depender del ambiente pero no se necesita para realizar una actividad normal.
2 Según la relación temperatura corporal y la temperatura ambiental: - TERMOCONFORMISTA: la temperatura corporal cambia con la del medio.
- TERMORREGULADOR: la temperatura corporal se mantiene constante.
ADAPTACOINES DE POIQUILOTERMOS La mayoría parte de animales, son ectotermos y termoconformistas. Cuando hay un cambio ambiental, la temperatura también cambia. Su metabolismo varía en paralelo a la temperatura.
TM = a x 10b*T donde a y b son constantes, T es la temperatura y el Q10 está entre 2 y 3.
La mayoría no cumplen estrictamente esta ley al presentar mecanismos compensatorios de los cambios (adaptaciones): anatómicas, fisiológicas y etológicas.
Cuando la temperatura aumenta, es un animal dependiente de la temperatura ambiental (ectotermo y termoconformista). Si el ambiente es variable significa que hay estaciones.
Ejemplo: temperaturas muy diferentes. Hay muchas especies diferentes. Si analizamos especies de mares fríos nos encontramos que tienen una TM tienen valores de peces en condiciones cálidas.
Tienen mecanismos de compensar este cambio.
Mecanismos de compensación a corto terminio: ACLIMATACIÓN. Se pueden corregir funciones cuando la temperatura baja, aclimatándose a la nueva condición. O sea, cuando la temperatura baja se pierden funciones, pero éstas pueden corregirse.
Pero necesitan más años de los años que viven y lo adquirirán las generaciones futuras. Si el cambio es agudo la alteración funcional es muy alta, pero si se deja tiempo el cambio crónico va variando a lo largo del tiempo, consiguiendo que funcionen igual a diferentes temperaturas.
3 Mecanismos de compensación: ACLIMATACIÓN Compensaciones bioquímicas. Compensaciones de las reacciones enzimáticas: 1. Aumentar la concentración de enzimas.
Todos los enzimas se renuevan constantemente. Los enzimas que degradan a otros enzimas son más sensibles a los cambios térmicos, por lo que son los que cambian más sus funciones cuando cambia la temperatura. Si se aumenta la concentración de un enzima se facilita la vía metabólica en la que interviene. La mayor parte del metabolismo encargado de producir energía es menos sensible a los cambios térmicos.
2. Cambios en la eficiencia catalítica. Se cambia la Km de la afinidad enzima – sustrato.
ADAPTACIONES DE LOS ECTOTERMOS La permeabilidad de una célula determina la transferencia de sustancias (agua, iones, sustancias orgánicas) pero no solo afecta a la membrana celular sino que a la membrana de los organismos como los mitocondrias.
Cambios en la composición de la MEMBRANA (plasmática y de orgánulos). Función general  la permeabilidad de las membranas = mantener un estado de fluidez adecuado que permita su funcionalidad (canales, receptores) y tráfico de moléculas a través de ella, y actividad de enzimas unidos a la membrana.
Homeoviscosidad: variaciones de la composición lipídica. Grado de saturación de los ácidos grasos, en función de la temperatura. Una membrana viscosa es poco permeable y fluida al revés. La insaturación de los ácidos grasos aumenta su reactividad, y como consiguiente aumenta la permeabilidad de membrana.
Depende de la composición lipídica de la membrana, los fosfolípidos con un grupo fosfato y dos ácidos grasos (moléculas muy especiales son cadenas de carbono muy largas). Cuando el enlace es normal el enlace dibujo un zigzag. Es saturado. Cuando un ácido graso añade un doble enlace entre dos carbonos, aproxima más los carbonos le da a la molécula un ángulo. Una molécula lineal pasa a tener forma angular, a ocupar más espacio. En condiciones de calor más fluidas y en frio compactadas.
Figura 16-12. Condición inicial un animal está adaptado al entorno con una permeabilidad de membrana, todas las membranas intercambian más lentamente se empaquetan, la membrana pone ácidos grasos insaturados.
4 ACLIMATACIÓN Cómo cambia la permeabilidad de membrana según la temperatura.
Se cambian uno o más factores. En inglés diferencian aclimación y aclimatación. En la primera se cambia un factor y en la segunda más de uno.
Como consecuencia de los cambios por aclimatación: el mejillón es un animal que depende de la temperatura. En este caso la función es el bombeo de agua de este mejillón porque sirve para la respiración. Capacidad de obtención de alimento (ordenadas), dependido de la temperatura, la función varía.
Aproximadamente el óptimo se da en las condiciones ambientales.
En un animal más complejo, podrá hacer correcciones más rápidas.
Ejemplos: POIQUILOTERMIA.
Los animales acuáticos o respiran por la superficie del cuerpo o tienen branquias. En las branquias llega toda la sangre para oxigenarse por tanto el sistema circulatorio pasará la sangre muy próximo al exterior, luego los obliga a ser poiquilotermos. Si hacen ejercicio el sistema circulatorio se lleva el calor se la lleva a la branquia y la disipa. O sea un organismo acuático será obligatoriamente poiquilotermo. Tendrá unas zonas más calientes y otras no tanto del cuerpo.
Necesitan mucha energía para calentarse, los cambios de temperatura del medio acuático son lentos. Para animales acuáticos a poca distancia tienen pocas diferencias de temperatura. Tienen cambios de comportamiento buscando zonas con temperatura más alta cuando la temperatura baja.
5 Elevada conductividad térmica del agua. Disipación del calor por branquias  T cuerpo = T amb Pocas posibilidades de respuestas comportamentales de cerca de microambientes elegidos.
Muestran temperaturas preferidas si hay gradiente de temperatura para su abasto. Ej: los cabezagrandes orientan la espalda al sol.
Animales aéreos. Se encuentra en un ambiente que varía mucho la temperatura. Zona del entorno próxima al animal y que tienen una… = microhábitat. Hacer heliofilia es buscar el sol para calentar el cuerpo, exponiendo la máxima superficie posible. En el caso b, tenemos reptiles expuestos al ambiente donde viven que no tienen control sobre su temperatura corporal, en abcisas temperatura del cuerpo a lo largo del día, se observa la gran variabilidad, cuerpo inerte. En a individuos que están vivos cuando buscan microhábitats diferentes, cuando está abierto al ambiente, la temperatura corporal varía de 30 a 38 grados. Es un termoconformista con pocos cambios. Su actividad puede regular muchos de los cambios de temperatura corporal.
Además de cambios fisiológicos, pueden hacer ajustes comportamentales al buscar microambientes según interese.
Adaptaciones al frio extremo: cuando hablamos de poiquilotermos tenemos 2 problemas: uno es el frío excesivo y el otro el calor excesivo. Los poiquilotermos bajan su temperatura hasta que llega un momento que el animal está inactivo pero no está muerto (hiberna, esto cuando disminuye la temperatura), cuando la temperatura sube el animal se vuelve activo. Pero si el animal se congela, el animal tendría un gran problema porque el gen provoca daño celular por rotura de las membranas.
Los cristales de hielo crecen rápidamente si crece dentro de una célula, la puede romper, puede romper la integridad de la membrana. Cuando la cantidad de células destruidas es grande, el animal muere. A temperaturas muy bajas el animal debe protegerse de la congelación.
Se dan dos respuestas: unos luchan contra la congelación rebajando el punto de congelación para ello pone más soluto por ejemplo el agua dulce cristaliza a 0 grados, a medida q ponemos sales se rebaja el punto de congelación el agua de mar congela a -1.9 grados. Un animal de agua dulce empezaría a congelarse a 0 en cambio un animal marino empezaría a congelarse a -1.9 grados. Si añadimos más sustancias disueltas, se rebaja el punto de congelación. La otra: también hay unas sustancias que impiden la congelación. Hay otros que toleran la congelación, se empieza congelar por el plasma, pero no se congelan las células. El cristal extruye las células se retiran sales minerales del agua en forma cristalina. Rebaja el punto de congelación. Un animal que se congela primero el plasma, le cuesta más congelar las células. Las células se cargan de sales a través de la extrusión.
6 Las temperaturas bajas no tienen por qué matar a los animales. Los anticongelantes se han encontrado en insectos llegando a temperaturas de -100 grados (pero inactivos). Y peces q viven a 3 grados.
Adaptaciones a ambientes muy cálidos: el calor modifica la estructura terciaria y cuaternaria de las proteínas. Se acelera al animal y podemos hacer que proteínas en condiciones normales, cambien de conformación. Normalmente se produce un desplegamiento de la proteína. La proteína no actúa y la función se pierde. A medida que se produce el calentamiento, se producen unas proteínas HSPs, que se llaman así porque las primeras investigaciones se hicieron con choques térmicos. Actúan como xaperonas, cogen la proteína y la vuelven a poner en su conformación original. Se han visto muchas diferencias de HSP proteínas, en cualquier situación estresante que las provocan. Se forman hasta en condiciones de calor y frio extremo.
VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA POIQUILOTERMIA A medida q los animales se han ido seleccionando a lo largo de la evolución los animales han aumentado la complejidad y cada vez pueden hacer más funciones y cada vez tendrán que consumir más energía, los animales más antiguos son más sencillos.
Ventajas. Podemos tener poiquilotermos pequeños.
La relación entre energía absorbida y energía usada es elevada. La producción de calor es pequeña lo que provoca poco gasto energético.
Desventajas. Dependen de la temperatura externa, lo que condiciona la falta de… En ambientes aéreos donde la energía radiante del sol sea baja limita la vida de los poiquilotermos.
7 8 ...