Fiziologija termoregulacije, mehanizmi, vrste in spremembe

The Termoregulacija To je postopek, ki organizmom omogoča uravnavanje temperature njihovih teles, modulacijo izgube in povečanja toplote. V živalskem kraljestvu obstajajo različni mehanizmi regulacije temperature, fiziološki in etološki.

Uravnavanje telesne temperature je osnovna dejavnost za vsako živo bitje, saj je parameter ključnega.

Sesalci so homeotermi in endotermi. Vir: Alan Wilson [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licence/by-sa/3.0)]

V svoji najpreprostejši obliki se termoregulacijske mreže aktivirajo s vezjem, ki integrira vhode termoreceptorjev, ki se nahajajo v koži, v visceri, v možganih, med drugim.

Glavni mehanizmi pred temi hladnimi ali vročinskimi dražljaji vključujejo vazokonstrikcijo kože, vazodilatacijo, proizvodnjo toplote (termogeneza) in znojenje. Drugi mehanizmi vključujejo vedenja za spodbujanje ali zmanjšanje izgube toplote.

[TOC]

Osnovni koncepti: toplota in temperatura

Če želite govoriti o termoregulaciji pri živalih, je treba vedeti natančno definicijo izrazov, ki so med študenti pogosto zmedeni.

Razumevanje razlike med toploto in temperaturo je nepogrešljivo za razumevanje toplotne regulacije živali. Za ponazoritev razlike bomo uporabili neživa telesa: pomislimo na dve kocki ene kovine, ena je 10 -krat večja od druge.

Vsaka od teh kock je v sobi pri temperaturi 25 ° C. Če izmerimo temperaturo vsakega bloka, bosta oba pri 25 ° C, čeprav je ena velika in majhna.

Če izmerimo količino toplote v vsakem bloku, bo rezultat med njimi drugačen. Za izvedbo te naloge moramo bloke premakniti v sobo s temperaturo absolutne ničle in količinsko določiti količino toplote, ki jo oddajajo. V tem primeru bo vsebnost toplote 10 -krat večja v največjem kovinskem vedru.

Temperatura

Zahvaljujoč prejšnjemu primeru lahko sklepamo, da je temperatura enaka za obe in neodvisna od količine snovi v vsakem bloku. Temperatura se meri kot hitrost ali intenzivnost gibanja molekul.

V biološki literaturi, ko avtorji omenjajo "telesno temperaturo", se nanašajo na temperaturo osrednjih regij telesa in periferne naprave. Temperatura centralnih regij odraža temperaturo "globokih" tkiv telesa - možgane, srce in jetra.

Na temperaturo perifernih regij na drugi strani vpliva prehod krvi na kožo in se meri v koži rok in nog.

Toplota

V nasprotju s - in vračanje na primer blokov - je toplota v obeh inertnih telesih različna in neposredno sorazmerna s količino snovi. Je oblika energije in je odvisna od števila atomov in molekul zadevne snovi.

Vrste: toplotni odnosi med živalmi

V fiziologiji živali obstajajo številni izrazi in kategorije, ki se uporabljajo za opis toplotnih odnosov med organizmi. Vsaka od teh skupin živali ima posebne - fiziološke, anatomske ali anatomske prilagoditve -, ki jim pomaga ohraniti telesno temperaturo v ustreznem območju.

V vsakdanjem življenju živali pravimo endoterme in homeoterme, kot so "vroča kri", in živali poikilotermalne in ektotermusa, kot so "hladno -brezkrvavljena".

Endoterm in ektoterma

Prvi izraz je Endotermija, Uporablja se, ko žival uspe za ogrevanje proizvodnje presnovne toplote. Nasproten koncept je Ektotermija, Kjer je temperaturo živali nalagal okoliško okolje.

Lahko vam služi: citokemija: zgodovina, objekt študija, uporabnost in tehnike

Nekatere živali ne morejo biti endoterme, ker čeprav proizvajajo toploto.

Poikiloterma in homeoterm

Drug način za njihovo razvrstitev je v skladu z živalsko termoregulacijo. Izraz Poikiloterm se uporablja za navajanje živali s spremenljivimi telesnimi temperaturami. V teh primerih je telesna temperatura veliko v vročih okoljih in je v hladnih okoljih malo.

Živali poikiloterma lahko svojo temperaturo regulira s pomočjo vedenja. To je, ki se nahaja na območjih z visokim sončnim sevanjem, da se poveča temperatura ali skriva pred omenjenim sevanjem, da bi jo zmanjšali.

Izrazi poikiloterma in ektotermusa se nanašajo na isti pojav. Vendar Poiquilothermo poudarja spremenljivost telesne temperature, medtem ko se v ektotermusu nanaša na pomen temperature okolice za določitev telesne temperature.

Izraz v nasprotju s poikilotermom je homeothermus: termoregulacija s fiziološkimi sredstvi - in ne le zahvaljujoč prikazu vedenja. Večina endotermov lahko uravnava svojo temperaturo.

Primeri

Ribe

Ribe so popoln primer živali z ektotermi in loiquilotermos. V primeru teh plavalcev vretenčarjev njihova tkiva ne proizvajajo toplote s presnovnimi potmi, tudi temperatura rib pa je določena s temperaturo vodnega telesa, kjer plavajo.

Plazilci

Plazilci kažejo zelo izrazito vedenje, ki jim omogočajo, da uravnavajo (etološko) svojo temperaturo. Te živali iščejo tople regije - kako se lahko na vročem kamnu - povečujejo temperaturo. V nasprotnem primeru, kjer ga želijo zmanjšati, se bodo skušali skriti pred sevanjem.

Ptice in sesalci

Sesalci in ptice so primeri endotermov in hometermov. Ti proizvajajo telesno temperaturo in jo fiziološko uravnavajo. Nekatere žuželke kažejo tudi ta fiziološki vzorec.

Sposobnost uravnavanja njene temperature je tem dvema živalskima linijama dala prednost pred njihovimi kolegimalnimi kolegi, saj lahko v svojih celicah in v organih vzpostavita toplotno ravnovesje. To je privedlo do procesov prehrane, presnove in izločanja.

Človek na primer ohranja temperaturo pri 37 ° C, v dokaj ozkem območju - med 33,2 in 38,2 ° C. Vzdrževanje tega parametra je popolnoma ključnega pomena za preživetje vrste in pol serije fizioloških procesov v telesu.

Vesoljski in časovni izmenični izmenični in ektotermiji

Razlikovanje med temi štirimi kategorijami običajno postane zmedeno, ko preučimo primere živali, ki se lahko med kategorijami izmenjujejo, bodisi prostorsko ali začasno.

Začasna variacija toplotne regulacije je mogoče prikazati pri sesalcih, ki doživljajo obdobja mirovanja. Te živali so na splošno homeoterme v času leta, v katerem ne prezimijo in med prezimovanjem ne morejo uravnavati svoje telesne temperature.

Sprememba prostora se pojavijo, ko žival različno uravnava temperaturo v telesnih regijah. Abejorros in druge žuželke lahko uravnavajo temperaturo svojih torakalnih segmentov in ne morejo uravnavati preostalih regij. Ta pogoj diferencialne regulacije se imenuje heterotermija.

Fiziologija termoregulacije

Kot vsak sistem tudi fiziološka regulacija telesne temperature potrebuje prisotnost aferentnega sistema, nadzornega centra in čustvenega sistema.

Prvi sistem, aferent, je odgovoren za zajem informacij prek kožnih receptorjev. Nato se informacije prenašajo v center termoregulatorja skozi kri skozi krv.

Vam lahko služi: imunoglobulin d

V normalnih pogojih so organi telesa, ki ustvarjajo toploto, srce in jetra. Ko telo opravlja fizično delo (vadba), je skeletna mišica tudi struktura, ki ustvarja toploto.

Hipotalamus je termoregulacijsko središče in naloge so razdeljene na izgubo in toplotno povečanje. Funkcionalna cona za posredovanje vzdrževanja toplote se nahaja na zadnjem območju hipotalamusa, izgubo. Ta organ deluje kot termostat.

Sistemski nadzor se pojavi dvojno: pozitivno in negativno, posredovano s korteksom možganov. Odzivi efektorja so vedenjskega tipa ali posredovani s strani avtonomnega živčnega sistema. Ta dva mehanizma bomo preučili kasneje.

Mehanizmi termoregulacije

Fiziološki mehanizmi

Mehanizmi za uravnavanje temperature se razlikujejo med vrsto prejetega dražljaja, torej če gre za povišanje ali znižanje temperature. Tako bomo uporabili ta parameter za vzpostavitev klasifikacije mehanizmov:

Uredba za visoke temperature

Da bi dosegli regulacijo telesne temperature proti toplotnim dražljajem. Obstaja več mehanizmov:

Vazodilalacija

Pri ljudeh je ena najbolj presenetljivih značilnosti kožnega obtoka širok razpon krvnih žil, ki jih ima. Krvni obtok skozi kožo ima lastnost, ki se močno spreminja, odvisno od pogojev okolja in spreminjanja od visokih do nizkih krvnih tokov.

Sposobnost vazodilatacije je ključnega pomena pri termoregulaciji posameznikov. Visok krvni pretok v obdobjih zvišanja temperature omogoča telesu, da poveča prenos toplote, od jedra telesa na površino kože, da se končno razprši.

Ko se krvni pretok poveča, se volumen kože krvi poveča. Tako se večja količina krvi prenaša iz jedra telesa na površino kože, kjer se pojavi prenos toplote. Kri, ki je zdaj hladnejša, se spet prenese v jedro ali središče telesa.

Pot

Skupaj z vazodilatacijo je za termoregulacijo ključnega pomena proizvodnja znoja, saj pomaga razpršiti prekomerno toploto. Pravzaprav sta proizvodnja in zadnje izhlapevanje znoja glavni mehanizmi telesa, ki izgubijo toploto. Delujejo tudi med telesno aktivnostjo.

Sweat je tekočina, ki jo proizvajajo znojne žleze, imenovane ecrinas, ki se po telesu porazdeli v pomembni gostoti.Izhlapevanje znoja uspe prenesti toploto telesa v okolje kot vodna para.

Uredba za nizke temperature

V nasprotju z mehanizmi, omenjenimi v prejšnjem razdelku, mora v primeru, da se temperature zmanjšajo, telo spodbuditi ohranjanje in proizvodnjo toplote na naslednji način:

Vazokonstrikcija

Ta sistem sledi nasprotni logiki, opisani v vazodilataciji, zato se v razlagi ne bomo veliko razširili. Hlad stimulira krčenje kožnih žil in se izogne ​​odvajanju toplote.  

Piloerecija

Ste se spraševali, zakaj se pojavi "piščančja koža", ko se soočamo z nizkimi temperaturami? To je mehanizem, da se izognemo izgubi toplote, imenovane pionrection. Ker pa imajo ljudje razmeroma malo las v našem telesu, se šteje za nekoliko učinkovit in rudimentarni sistem.

Lahko vam služi: kakšna je naravna raznolikost zemlje?

Ko pride do dviga vsakega las, se poveča zračna plast, ki pride v stik s kožo, kar zmanjša konvekcijo zraka. To zmanjšuje izgubo toplote.

Proizvodnja toplote

Najbolj intuitiven način za preprečevanje nizke temperature je s proizvodnjo toplote. To se lahko zgodi na dva načina: s tresenjem in ne -utripajočimi termogenezi.

V prvem primeru telo proizvaja hitre in neprostovoljne kontrakcije mišic (zato trepetate), ki vodijo do proizvodnje toplote. Prikazovalna proizvodnja je draga - energijsko gledano - zato se bo telo zateklo k njej, če prej omenjeni sistemi ne bodo uspeli.

Drugi mehanizem vodi tkanina, imenovana rjava maščoba (ali rjavo maščobno tkivo, v angleški literaturi običajno povzema pod akrononično palico Rjavo maščobno tkivo).

Ta sistem je odgovoren za ločevanje proizvodnje energije pri presnovi: namesto da bi oblikoval ATP, vodi k proizvodnji toplote. Je še posebej pomemben mehanizem pri sesalcih otrok in majhnih velikosti, čeprav so najnovejši dokazi opazili, da je pomemben tudi pri odraslih.

Etološki mehanizmi

Etološki mehanizmi so sestavljeni iz vseh vedenj, ki jih imajo živali za uravnavanje svoje temperature. Kot smo že omenili v primeru plazilcev, lahko organizme postavite v ugodno okolje, da se spodbujajo ali se izognejo izgubi toplote.

Pri obdelavi tega odziva so vključeni različni deli možganov. Pri ljudeh so ta vedenja učinkovita, čeprav niso fino urejena kot fiziološka.

Spremembe termoregulacije

Telo doživlja majhne in občutljive temperaturne spremembe čez dan, odvisno od nekaterih spremenljivk, kot so cirkadijski ritem, hormonski cikel, med drugimi fiziološkimi vidiki.

Kot smo že omenili, orkester telesne temperature.

Obe toplotni skrajnosti - tako visoki kot nizki - negativno vplivata na organizme. Zelo visoke temperature, nad 42 ° C pri ljudeh, zelo izrazito vplivajo na beljakovine, kar spodbuja njihovo denaturacijo. Poleg tega je prizadeta sinteza DNK. Poškodovani so tudi organi in nevroni.

Podobno temperature nižje od 27 ° C vodijo do hude hipotermije. Spremembe nevromuskularne, kardiovaskularne in dihalne aktivnosti imajo smrtne posledice.

Če termoregulacija ne deluje na pravi način, je vpliva več organov. Med njimi, srce, možgani, prebavni trakt, pljuča, ledvice in jetra.

Reference

1. Arellano, J. L. Str., & Del Pozo, s. D. C. (2013). Splošni priročnik za patologijo. Elsevier.
2. Argyropoulos, g., & Harper, m. In. (2002). Povabljeni pregled: odkrivanje beljakovin in tematmoregulacije. Časopis za uporabno fiziologijo, 92(5), 2187-2198.
3. Charkoudian n. (2010). Mehanizmi in modifikatorji odseva. Journal of Applied Physiology (Bethesda, dr. : 1985), 109(4), 1221–8.
4. Hill, r. W. (1979). Primerjalna fiziologija živali: okoljski pristop. Sem se obrnil.
5. Hill, r. W., Wyse, g. Do., Anderson, m., & Anderson, m. (2004). Fiziološka žival. Sinauer Associates.
6. Liedtke w. B. (2017). Dekonstruiranje sesalcev temoregulacije. Zbornik Nacionalne akademije znanosti Združenih držav Amerike, 114(8), 1765-1767.
7. Morrison s. F. (2016). Osrednji nadzor telesne temperature. F1000Resarch, 5, F1000 Fakulteta Rev-880.