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Concepto de Homeostasis
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El Medio Interno
El Medio Interno
Según una clásica definición, formulada por Claude Bernard (1813-1878), el medio interno corresponde al conjunto de líquidos del organismo, el que incluye a la linfa y al plasma.
El plasma es la parte líquida de la sangre. La linfa es un líquido corporal que recorre los vasos linfáticos, y que se produce tras el exceso de líquido que sale de los capilares sanguíneos al espacio intersticial o intercelular, siendo recogida por los capilares linfáticos que drenan a vasos linfáticos más gruesos hasta converger en conductos que se vacían en las venas subclavias.
A esta definición de medio interno debemos agregar el líquido intersticial, esto es, el plasma que abandona los vasos sanguíneos, encontrándose libremente en los tejidos, rodeando a las células y al material intercelular. Al líquido intersticial se le denomina también intersticio. Por otra parte, también se puede considerar como constituyente del medio interno al medio intracelular.
La tabla muestra los valores de volúmenes de diferentes compartimentos que forman parte del medio interno de nuestro organismo. Se incluye el volumen comprendido por los glóbulos rojos como referencia y comparación de los componentes de la sangre.
Cada uno de los compartimentos del medio interno – plasma, intersticio y medio intracelular- presentan contenidos de agua – contenido hídrico- y de sales minerales característicos.
En general, la concentración de sales minerales en el líquido intersticial es bastante similar a la que se encuentra en el interior de las células. Dicho de otro modo, ambos compartimentos se encuentran en equilibrio osmótico, pues al presentar similares concentraciones salinas, el movimiento neto de agua se equilibra.
Ver animación osmosis
Ver más homeostasisUna forma de comprender lo anterior es afirmar, de manera simple, que «el agua no entra ni sale de las células», lo cual no es del todo correcto. Al estar equilibrada la concentración intracelular y extracelular de sales, hay moléculas de agua que entran, y otras que salen de la célula de manera azarosa. Como las concentraciones de sales son similares, el movimiento neto del agua es el mismo en ambas direcciones. El agua tiende a moverse desde zonas de menor concentración de solutos a zonas con mayor concentración de solutos, a través de las membranas permeables al agua. Este fenómeno, como hemos visto en clases previas, se denomina osmosis y es fundamental para comprender la regulación del contenido hídrico de nuestro cuerpo.
Se define ósmosis como un tipo de difusión pasiva, caracterizada por el paso del agua, disolvente, a través de la membrana semipermeable, desde la solución más diluida a la más concentrada. fuente http://www.um.es/molecula/sales06.htm
Cuando el intersticio presenta menor concentración de sales que el medio intracelular, el movimiento de agua neto es favorecido hacia el interior celular, pues el agua se mueve desde la zona de menor concentración de sales a la de mayor concentración. En ese caso, decimos que el medio extracelular es hipotónico, respecto de la célula.
El agua puede entrar a la célula hasta equilibrar ambas concentraciones de sales, o bien, hasta el caso extremo en que la célula se hincha y revienta, como ocurre al colocar una suspensión de glóbulos rojos en agua destilada. En este caso particular, se denomina hemólisis al rompimiento de los glóbulos rojos.
En el caso de los eritrocitos sanguíneos la plasmólisis se denomina crenación y la turgescencia recibe el nombre de hemólisis.
Cuando el intersticio presenta una concentración de sal superior a la del medio intracelular el agua presenta un movimiento neto desde la célula hacia el intersticio. En este caso el medio extracelular es hipertónico respecto del de las células. La pérdida de agua puede deformar la célula y, obviamente, afectarla en su función.
Finalmente, al medio extracelular que presenta la misma concentración de sales que el medio intracelular se le denomina medio isotónico.
La concentración de sales y el contenido hídrico de los fluidos corporales presenta una gran variación, dependiendo de factores nutritivos, como por ejemplo la cantidad de sales ingeridas, o bien del estado de hidratación, es decir, cuánta agua hemos consumido o perdido a través de la orina y el sudor, principalmente.Nuestro organismo regula el contenido de sales y de agua en el medio interno, lo que permite que las células se encuentren rodeadas de un medio relativamente constante en cuanto a contenido hídrico. La regulación del contenido hídrico y de sales es, por lo tanto, uno de los factores regulados homeostáticamente.
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Integración Neuroendocrina: Retroalimentación
Integración Neuroendocrina: Retroalimentación
El sistema nervioso y endocrino trabajan coordinadamente en la elaboración de repuestas frente a los estímulos del medio. Un ejemplo de lo anterior corresponde a la respuesta frente al estrés. Estos sistemas de integración neuro-endocrina funcionan muchas veces usando mecanismos de retroalimentación negativa, como el analizado para la hormona ADH.
A continuación se presenta un esquema que explica la coordinación neuro-endocrina a estímulos externos (entrada de la información), el cual puede servir como modelo para comprender casos específicos de regulación de las respuestas.
Esquema del circuito neuro-hormonal del estrés. (Fuente: programa de estudio Tercer Año Medio, Biología, Ministerio de Educación).
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Anexo: El Sistema Excretor
Anexo: El Sistema Excretor
Un componente importante de la homeostasis en los seres humanos y otros animales corresponde al sistema de excreción.
Como resultado del metabolismo de las millones de células que forman parte de nuestro organismo, se produce una gran acumulación de sustancias de desecho y subproductos metabólicos. Nuestros sistemas de excreción se encargan de la eliminación de estas sustancias.
La acumulación de desechos interfiere con la fisiología normal de las células, y muchos de ellos son tóxicos a determinados niveles de acumulación. De este modo, el sistema excretor participa en la homeostasis, pues mantiene bajas concentraciones de moléculas de desecho en nuestro organismo.
El sistema excretor realiza, entre otros, los siguientes procesos
La osmorregulación corresponde a la regulación de la presión osmótica de los líquidos corporales, es decir, regula la concentración de los solutos en dichos fluidos.
La osmorregulación es parte fundamental de nuestra fisiología, pues las células requieren de un medio extracelular generalmente isotónico, es decir, con una concentración de sales similar a la que se encuentra en el medio intracelular.La excreción corresponde a la eliminación de productos de desechos metabólicos y agua. Si estos productos se acumularan alcanzarían niveles tóxicos.
La concentración de sales minerales disueltas en el líquido intersticial, o inversamente, la proporción de agua en dichos líquidos, es regulada a través de diferentes vías.
Sistema urinario
El sistema urinario se ubica debajo del diafragma y está formado por los riñones, los conductos urinarios, la vejiga y la uretra.
Riñones
Los riñones presentan la forma de un frijol, del tamaño de un puño cerrado, y corresponden a los órganos clave de este sistema, pues ellos tienen como función filtrar la sangre, originando la orina.
Los riñones son los principales órganos homeostáticos, ya que permiten la excreción de los desechos nitrogenados y colaboran en la mantención del equilibrio osmótico (o equilibrio de las concentraciones de solutos en la sangre y los líquidos intersticiales). Los riñones ajustan, además, el contenido de electrolitos en el plasma, principalmente sodio, potasio y cloro, así como del agua en la orina.
Imagen no disponiblehttp://www.educarchile.cl/UserFiles/P0001/Image/CR_Imagen/nefrona.JPG
La parte más externa del riñón corresponde a la corteza, en donde se ubican los corpúsculos renales. La parte más interna corresponde a la médula, y está formada por las pirámides de Malpighi.
Los riñones son irrigados a través de la arteria renal, la que, a su vez, recibe sangre de la arteria aorta. La sangre que llega al riñón, a través de estos vasos sanguíneos, contiene abundantes sustancias tóxicas de desecho.
Estas sustancias tóxicas son filtradas por la unidad funcional del riñón, el nefrón. En cada riñón hay más de un millón de estas unidades filtradoras. Los productos de la filtración en los nefrones son: sangre filtrada y orina, la que contiene las sustancias de desecho.
Fuente http://www.campusdeportivo.com/cas_home.asp
Cada nefrón está formado por dos partes: el glomérulo y el túbulo renal.
El glomérulo es una estructura especializada en la filtración. Está formado por una serie de capilares intercomunicados, los que forman una especie de «ovillo». Externamente, los glomérulos presentan una cubierta denominada cápsula de Bowman, la que se conecta con el túbulo renal.El túbulo renal, por su parte, corresponde a un largo conducto, cuyo diámetro presenta variaciones en sus distintos segmentos: túbulos contorneado proximal (que corresponde a una continuación de la cápsula de Bowman), asa de Henle, túbulo contorneado distal y túbulo colector
La filtración ocurre en pequeñas unidades colocadas dentro de los riñones llamadas nefronas. Cada riñón tiene alrededor de un millón de nefronas. En la nefrona, el glomérulo -que es un pequeño ovillo de capilares sanguíneos- se entrelaza con un pequeño tubo colector de orina, llamado túbulo. Se produce un complicado intercambio de sustancias químicas a medida que los desechos y el agua salen de la sangre y entran al sistema urinario.
Al principio, los túbulos reciben una mezcla de desechos y sustancias químicas que el cuerpo todavía puede usar. Los riñones «miden» los niveles de diversas sustancias químicas, tales como el sodio, el fósforo y el potasio, y las envían de regreso a la sangre, cuando estos componentes deben ser reutilizados. De esa manera, los riñones regulan la concentración de esas sustancias en el cuerpo. Se necesita un equilibrio relativamente preciso para mantener un medio interno compatible con las funciones celulares.
Los gráficos muestran las cantidades de agua perdida a través de diferentes fuentes en tres condiciones: temperatura normal, clima caluroso y ejercicio intenso y prolongado. (Fuente: programa de estudio Tercer Año Medio, Biología, Ministerio de Educación).
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Anexo: Formación de la Orina
Anexo: Formación de la Orina
La sangre llega al riñón, a través de la arteria renal. Una vez en el riñón, esta arteria se ramifica, originando numerosas arteriolas aferentes. Estas últimas disminuyen su diámetro, transformándose en capilares, los que forman parte de los glomérulos renales.
La sangre sale de los glomérulos, a través de una arteriola eferente, la que se ramifica en una red de capilares denominados capilares peritubulares. Estos capilares son los que rodean al túbulo renal y confluyen en una vena renal que, finalmente, desemboca en la vena cava inferior.
Filtración glomerular
A través de los riñones, pasan de 1 a 1,5 litros de sangre por minuto. La sangre ingresa a una alta presión, puesto que el diámetro de la arteriola eferente (de salida) es menor que el diámetro de la arteriola aferente (de entrada). Así, alrededor de un diez por ciento del plasma pasa al glomérulo, lo que constituye el filtrado glomerular. Este filtrado está formado por plasma, el que contiene glucosa, agua, sodio, cloruro, potasio, urea, etc. El proceso descrito corresponde a la Filtración glomerular.
Reabsorción tubular
En el siguiente proceso, la reabsorción tubular, se recuperan sustancias útiles, las que vuelven a la circulación. Cerca del 1% de del filtrado es retenido para formar orina (unos 1,5 litros), mientras que el restante 99% es reabsorbido.
Secreción tubular
La secreción tubular corresponde a otro proceso que ocurre en los nefrones. En los túbulos contorneados se secretan iones de potasio e hidrógeno, entre otros. La secreción de H permite regular el pH de la sangre. La secreción de iones H+ es inversamente proporcional a la acidez de la sangre. Dicho de otra forma, si la sangre tiene un pH bajo (ácido), entonces se secretan menos iones H+.
Regulación hormonal del volumen y concentración de orina
Cerca del 90 % del agua y del sodio filtrado se reabsorbe a nivel de los túbulos contorneados proximales. Esta reabsorción es «no regulada», pues estos materiales son reabsorbidos sin el uso de señales químicas ni nerviosas. Las células que recubren el lumen de los túbulos contorneados, llamadas células epiteliales renales, presentan algunas adaptaciones para la reabsorción de sustancias, como por ejemplo una gran abundancia de microvellosidades, similares a las presentes en el epitelio del lúmen del intestino delgado. También presentan numerosas bombas de sodio, las que permiten el transporte activo de Na+, contra un gradiente de concentración.
Otra proporción menor de sustancias son reabsorbidas a través de la regulación hormonal del volumen y concentración de la orina. Este tipo de regulación endocrina implica que la cantidad de orina formada es directamente proporcional a la hidratación del organismo. En otras palabras, si el organismo está deshidratado se produce muy poca orina.
La regulación de la diuresis, o formación de la orina, está a cargo de la hormona antidiurética (ADH, del inglés Antidiuretic Hormone). Como su nombre lo indica, esta hormona inhibe la diuresis, o formación de la orina.
La ADH es secretada por el hipotálamo, cuando este órgano detecta que los fluidos extracelulares presentan exceso de sales (principalmente Na+). Por el contrario, cuando los fluidos estan hidratados, es decir la concentración de sales es baja, el hipotálamo inhibe la liberación de ADH. Por lo tanto, esta hormona es secretada bajo un sistema de retroalimentación negativa.
La retroalimentación negativa es un mecanismo de secreción bastante frecuente en las respuestas endocrinas (controladas por hormonas). El control hormonal por retroalimentación negativa comprende los siguientes elementos: un sensor, un estímulo, y una respuesta. Mientras más alto es el nivel del estímulo captado por un órgano sensor, mas baja es la respuesta. En el caso de la regulación de la diuresis, mientras más alta la concentración de sodio en la sangre, menos hormona ADH se libera, y menos respuesta (diuresis). Lo interesante de este sistema es su autorregulación, pues el sensor, en este caso el hipotálamo, puede responder a ambos tipos de estímulos, exceso de hidratación o déficit de hidratación, reaccionando con inhibición de la liberación de ADH y con aumento de la secreción de la hormona.
Relación entre estructura y función de la célula epitelial renal. (Fuente: programa de estudio Tercer Año Medio, Biología, Ministerio de Educación).
Además de retirar los desechos, los riñones liberan tres hormonas importantes:
A) Eritropoyetina, que estimula la producción de glóbulos rojos por la médula ósea
B) Renina, que regula la tensión arterial
C) La forma activa de la vitamina D, que ayuda a mantener el calcio para los huesos y para el equilibrio químico normal en el cuerpo. -
Anexo: Enfermedades que Afectan a los Riñones
Autoevaluaciones
Pregunta Nº 1
Observa y analiza la siguiente tabla, en donde se resume información acerca de los constituyentes del plasma sanguíneo, el filtrado glomerular y la orina.
Contesta las siguientes preguntas:
a) ¿Cómo explicas las diferencias entre los componentes del filtrado glomerular respecto del plasma y la orina?
b) ¿Qué diferencia existe entre la composición del filtrado glomerular y de la orina? ¿Cómo se explica dicha diferencia?
a) El filtrado glomerular presenta una composición similar a la del plasma, en cuanto a concentración de Na+, K+, glucosa y urea. La concentración de proteínas es similar a la que se encuentra en la orina = cero. La similitud con respecto al plasma se debe a que, a través del glomérulo solo pueden filtrarse pequeñas moléculas, por lo que las concentraciones de iones y moléculas pequeñas son similares en ambos compartimentos. Las proteínas, en cambio, no pueden abandonar el plasma, y en condiciones normales no se encuentran en el filtrado glomerular ni en la orina.
b) El filtrado glomerular difiere de la composición de la orina en la concentración de iones, glucosa y urea. Esto se explica por el hecho de que el filtrado glomerular es reabsorbido, volviendo una gran proporción de agua al plasma, lo que produce un aumento en la concentración de los solutos en la orina.
Pregunta Nº 2
Con los siguientes conceptos, y usando otros que estimes conveniente, construye un mapa conceptual:
Riñón, nefrón, túbulo contorneado distal, túbulo contorneado proximal, asa de Henle, plasma, filtrado glomerular, reabsorción glomerular, orina, nutrientes, desechos metabólicos.
Los mapas conceptuales pueden ser construidos de diversas maneras correctas. A continuación hay una muestra de un mapa conceptual correcto usando los conceptos propuestos en este ejercicio. Puedes evaluar tu mapa conceptual revisando cada par de conceptos unidos por un ilativo (palabra o frase de conexión), usando para ese efecto, el contenido de esta clase.
Pregunta Nº 3
Completa los rótulos de la siguiente figura:
1= pirámides 2= vena renal; 3= arteria renal; 4= uréter; 5= nefrón.
Pregunta Nº 4
En el esquema se representa el mecanismo de retroalimentación negativa de la secreción de la hormona ADH, la cual inhibe la diuresis.
¿Cuál es el efecto de una sustancia que aumente la secreción de la hormona ADH?
Como puede observarse en el esquema, el aumento de la liberación de ADH produce disminución de la eliminación de agua, o retención del agua, pues esta hormona inhibe la diuresis (formación de la orina). Por lo tanto, si una sustancia inhibe la secreción de ADH se espera una disminución del volumen de la orina y, a lo largo del tiempo y si el individuo consume agua, una disminución de la concentración de sales (o lo que es lo mismo, un aumento de la hidratación). La disminución de la concentración de sales en el plasma puede ser negativa, pues si esta situación persiste en el tiempo, el plasma y el líquido intersticial pueden tornarse hipotónicos respecto de las células
Ejercicios
Ejercicio Nº 3
¿En cuál de las siguientes estructuras se encuentra la mayor concentración de orina?
A)
B)
C)
D)
E)
Esta pregunta está destinada a evaluar el conocimiento de la ubicación de los procesos que forman parte de la función renal. La orina se forma en los nefrones. Cada riñón contiene aproximadamente dos millones de nefrones. La orina producida por cada nefrón se acumula y transporta a través de diferentes conductos dentro del riñón, las que confluyen en la pelvis renal.
Respuesta correcta : Alternativa E
Ejercicio Nº 4
Se ha medido el contenido hídrico del plasma y la formación de orina en una persona antes y después de beber 400 ml de agua. Al respecto, ¿Cuál de los siguientes gráficos representa mejor los resultados esperados de ambas mediciones?
(IA indica el momento de la ingestión de agua. El contenido de agua y orina se midió en diferentes unidades, el de agua en litros y el de orina en ml/min)
Para responder esta pregunta debe recordarse que el riñón regula, vía control del sistema neuro-endocrino, la hidratación del organismo, y que el exceso de hidratación es contrarrestado por el aumento de la diuresis, es decir de la producción de orina.
Respuesta correcta : Alternativa A
Ejercicio Nº 6
De acuerdo al siguiente esquema del sistema excretor, ¿Cuáles corresponden a las vías eferentes?
A) Solo 1 y 2
B) Solo 2, 3 y 4
C) Solo 3, 4 y 5
D) Solo 4
E) solo 4, 5 y 6
Para responder esta pregunta hay que reconocer las principales estructuras del sistema renal relacionándolas con su respectiva función. Las vías aferentes del sistema excretor (otro nombre con el que se conoce al sistema renal) son aquellas encargadas de transportar la orina hacia el exterior. En este esquema, corresponden a las estructuras 4, 5 y 6 (uréteres, vejiga y uretra, respectivamente).
Respuesta correcta : Alternativa E
