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Perturbaciones DiscretasPerturbaciones Discretas
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¿Qué pasa si perturbamos continuamente un¿Qué pasa si perturbamos continuamente un
STA con mecanismos de regulación?STA co...
¿Cómo reacciona el STA en Estado¿Cómo reacciona el STA en Estado
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STA con Mecanismos de regulaciónSTA con Mecanismos de regulación
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¿Qué hacemos los Seres Vivos?¿Qué hacemos los Seres Vivos?
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¿Qué la Homeostasis?¿Qué la Homeostasis?
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¿Cuál es el efecto de las Asas de¿Cuál es el efecto de las Asas de
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¿Qué hacen las partes del¿Qué hacen las partes del
Modelo de Russek -CabanacModelo de Russek -Cabanac
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¿Cómo se aplica el Modelo de Regulación de¿Cómo se aplica el Modelo de Regulación de
Russek-Cabanac?Russek-Cabanac?
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Paso 1Paso 1
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El detector mide la variable interna a regular: La
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O en los tej...
Paso 2Paso 2
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El comparador contrasta el valor medido de H2
O en los
tejidos con un valor de...
Paso 3Paso 3
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Las asas de información llevan la orden a ejecutar por los
efectores (-)(+) = ...
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Presentación preliminar sobre la homeostasis. Hay un audio explicatorio en Archive.org llamado Mecanismos de regulación homeostáticos.
https://archive.org/details/MecanismosDeRegulacionHomeostaticos

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  1. 1. Mecanismos de RegulaciónMecanismos de Regulación HomeostáticaHomeostática M. en C. Rafael Govea VillaseñorM. en C. Rafael Govea Villaseñor CINVESTAVCINVESTAV UAM-IUAM-I Versión 2.0Versión 2.0
  2. 2. Conocimientos PreviosConocimientos Previos M en C Rafael Govea Villaseñor
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  4. 4. Hay varios tipos de SistemasHay varios tipos de Sistemas TermodinámicosTermodinámicos M en C Rafael Govea Villaseñor • Sistemas Abiertos (STA)Sistemas Abiertos (STA).. Intercambian tanto materiaIntercambian tanto materia como energía con su medio.como energía con su medio. • Sistemas CerradosSistemas Cerrados. Sólo. Sólo intercambian energía.intercambian energía. • Sistemas AisladosSistemas Aislados. No. No intercambian ni masa niintercambian ni masa ni energía.energía.
  5. 5. ¿Qué es el Estado estacionario?¿Qué es el Estado estacionario? M en C Rafael Govea Villaseñor Entrada = SalidaEntrada = Salida hh Un estado caracterizado por la igualdad entre la entrada deUn estado caracterizado por la igualdad entre la entrada de masa y/o energía y su salida. Así, siempre existe una magnitudmasa y/o energía y su salida. Así, siempre existe una magnitud interna que no varía, Por ej. el nivel del aguainterna que no varía, Por ej. el nivel del agua hh..
  6. 6. ¿Por qué hablamos de STA en Estado¿Por qué hablamos de STA en Estado EstacionarioEstacionario M en C Rafael Govea Villaseñor Entrada = Salida h = constanteh = constante V = constanteV = constante P = constanteP = constante Porque TienenPorque Tienen propiedades relevantespropiedades relevantes para la Vidapara la Vida
  7. 7. Recordemos que las células y losRecordemos que las células y los organismos somos...organismos somos... M en C Rafael Govea Villaseñor Sistemas físico-químicosSistemas físico-químicos termodinámicamente abiertostermodinámicamente abiertos
  8. 8. Los STA pueden ser alterados porLos STA pueden ser alterados por Perturbaciones...Perturbaciones... M en C Rafael Govea Villaseñor • Discretas (cantidades finitas)Discretas (cantidades finitas) –PositivaPositiva –negativanegativa • Continuas (cantidad indefinida)Continuas (cantidad indefinida) –PositivasPositivas –NegativasNegativas
  9. 9. STA en Estado estacionario y unaSTA en Estado estacionario y una perturbación discretaperturbación discreta M en C Rafael Govea Villaseñor Entrada < SalidaEntrada < Salida hh11 hh22 Si agregamos un poco de agua, el nivel se eleva de h1 a h2 . Lo que aumenta la presión en el fondo. Esa presión hace que salga más agua.
  10. 10. ¿Qué hace el STA en Estado estacionario?¿Qué hace el STA en Estado estacionario? M en C Rafael Govea VillaseñorM en C Rafael Govea Villaseñor SalidaSalida = Entrada= Entrada hh Al salir más agua de la que entra entonces el sistema seAl salir más agua de la que entra entonces el sistema se defiende de la perturbación. Hace descender el nivel, lograndodefiende de la perturbación. Hace descender el nivel, logrando tras un tiempo, regresar al nivel de agua original.tras un tiempo, regresar al nivel de agua original.
  11. 11. STA en Estado estacionario y lasSTA en Estado estacionario y las Perturbaciones DiscretasPerturbaciones Discretas M en C Rafael Govea Villaseñor Un sistema en estado estacionario se defiende con éxito de las perturbaciones discretas mediante respuestas que se oponen a la perturbación.
  12. 12. STA en Estado estacionario y unaSTA en Estado estacionario y una perturbación continuaperturbación continua M en C Rafael Govea Villaseñor Entrada < Salida hh11 hh22 Si agregamos más agua, el nivel seSi agregamos más agua, el nivel se eleva de heleva de h11 a ha h22. Lo que aumenta la. Lo que aumenta la presión en el fondo. Esa presiónpresión en el fondo. Esa presión hace que salga más agua.hace que salga más agua. EntradaEntrada adicional deadicional de aguaagua
  13. 13. STA en Estado Estacionario, perturbación continuaSTA en Estado Estacionario, perturbación continua M en C Rafael Govea Villaseñor Entrada 1 + Entrada 2 > SalidaEntrada 1 + Entrada 2 > Salida hh11 hh33 Aunque el sistema se defiende sacando más agua, la entradaAunque el sistema se defiende sacando más agua, la entrada continua lleva al STA a un nuevo estado estacionario concontinua lleva al STA a un nuevo estado estacionario con un nivel hun nivel h33. Con la salida = a la suma de las entradas.. Con la salida = a la suma de las entradas.
  14. 14. STA en Estado estacionario y lasSTA en Estado estacionario y las Perturbaciones ContínuasPerturbaciones Contínuas M en C Rafael Govea Villaseñor Un sistema en estado estacionarioUn sistema en estado estacionario se defiende las perturbacionesse defiende las perturbaciones continuas, se opone, pero fracasacontinuas, se opone, pero fracasa alcanzando otro estadoalcanzando otro estado estacionario.estacionario.
  15. 15. ¿Puede el STA perturbado tener éxito?¿Puede el STA perturbado tener éxito? M en C Rafael Govea Villaseñor Entrada = SalidaEntrada = Salida hh Si, si usamos mecanismos reguladores, como poner un flotadorSi, si usamos mecanismos reguladores, como poner un flotador que controle la apertura de las llaves de entrada y salida.que controle la apertura de las llaves de entrada y salida.
  16. 16. ¿Qué pasa si perturbamos continuamente un¿Qué pasa si perturbamos continuamente un STA con mecanismos de regulación?STA con mecanismos de regulación? M en C Rafael Govea Villaseñor Salida continua adicionalSalida continua adicional EntradaEntrada ≈≈ SalidaSalida hh
  17. 17. ¿Cómo reacciona el STA en Estado¿Cómo reacciona el STA en Estado estacionario con mecanismos de regulación?estacionario con mecanismos de regulación? M en C Rafael Govea VillaseñorM en C Rafael Govea Villaseñor EntradaEntrada ≈≈ SalidaSalida hh11 La salida adicional de agua provoca que baje el nivel del agua,La salida adicional de agua provoca que baje el nivel del agua, de inmediato, el flotador baja, jalando las varillas.de inmediato, el flotador baja, jalando las varillas. La varilla de entrada abre su llave y la varilla de la salida cierra su válvula compensando la perturbación
  18. 18. STA con Mecanismos de regulaciónSTA con Mecanismos de regulación homeostáticoshomeostáticos vsvs perturbacionesperturbaciones M en C Rafael Govea Villaseñor Un sistema en estado estacionario conUn sistema en estado estacionario con mecanismos que controlan asas demecanismos que controlan asas de información se defiende con éxito de lasinformación se defiende con éxito de las perturbaciones continuas medianteperturbaciones continuas mediante respuestas compensatorias que mantienen alrespuestas compensatorias que mantienen al estado estacionario oscilando.estado estacionario oscilando.
  19. 19. ¿Qué hacemos los Seres Vivos?¿Qué hacemos los Seres Vivos? M en C Rafael Govea Villaseñor Lo mismo: Usar información paraLo mismo: Usar información para controlar el flujo de masa y energíacontrolar el flujo de masa y energía manteniendo casi sin cambio lasmanteniendo casi sin cambio las características de nuestro interiorcaracterísticas de nuestro interior Los organismos respondemos a cualquier cambio delLos organismos respondemos a cualquier cambio del interior aumentando o disminuyendo la intensidad con queinterior aumentando o disminuyendo la intensidad con que funcionan nuestros aparatos, órganos, tejidos y células parafuncionan nuestros aparatos, órganos, tejidos y células para compensar las perturbacionescompensar las perturbaciones
  20. 20. ¿Qué la Homeostasis?¿Qué la Homeostasis? M en C Rafael Govea Villaseñor ((homohomo- = igual,- = igual, stasta- = estado y -- = estado y -sissis = proceso)= proceso) Es el proceso que llevan a cabo losEs el proceso que llevan a cabo los organismos para mantener constante suorganismos para mantener constante su interior mediante respuestas compensatoriasinterior mediante respuestas compensatorias consistentes en variar la intensidad de suconsistentes en variar la intensidad de su funcionamiento y conducta.funcionamiento y conducta.
  21. 21. Modelo de Russek -Cabanac de STA conModelo de Russek -Cabanac de STA con Mecanismos de regulación homeostáticosMecanismos de regulación homeostáticos M en C Rafael Govea Villaseñor DetectorDetector Vr + + Comparador EfectorEfector dede SalidaSalida EfectorEfector dede EntradaEntrada Asa de anteroali- mentación + Asa de anteroali- mentación - Puede usarse para representar el funcionamiento de la regulación en los organismos.
  22. 22. ¿Cuál es el efecto de las Asas de¿Cuál es el efecto de las Asas de Información?Información? M en C Rafael Govea Villaseñor • Asa de RetroalimentaciónAsa de Retroalimentación – Positiva:Positiva: Efectos catastróficosEfectos catastróficos – Negativa:Negativa: Efectos regulatoriosEfectos regulatorios • Asa de AnteroalimentaciónAsa de Anteroalimentación – Positiva:Positiva: Efectos regulatoriosEfectos regulatorios – Negativa:Negativa: Efectos catastróficosEfectos catastróficos
  23. 23. ¿Qué hacen las partes del¿Qué hacen las partes del Modelo de Russek -CabanacModelo de Russek -Cabanac M en C Rafael Govea Villaseñor Los efectores controlan qué entra y qué sale del sistema. El detector mide la varia- ble interna a regular El comparador contrasta el valor medido con un valor de referencia VR Las asas de informa- ción llevan la orden a ejecutar por los efectores DetectorDetector Vr + + Comparador EfectorEfector dede SalidaSalida EfectorEfector dede EntradaEntrada Asa de anteroali- mentación - Asa de anteroali- mentación +
  24. 24. ¿Cómo se aplica el Modelo de Regulación de¿Cómo se aplica el Modelo de Regulación de Russek-Cabanac?Russek-Cabanac? M en C Rafael Govea Villaseñor Si hay una señal de errorSi hay una señal de error negativa,negativa, para la variablepara la variable Volumen de los líquidosVolumen de los líquidos corporales (la tierra está seca)corporales (la tierra está seca),, ¿cuál es la orden que recibe?¿cuál es la orden que recibe? Las células guardianas (oclusivas) de los estomas son losLas células guardianas (oclusivas) de los estomas son los efectores de salida de agua en las plantas.efectores de salida de agua en las plantas.
  25. 25. Paso 1Paso 1 M en C Rafael Govea Villaseñor El detector mide la variable interna a regular: La cantidad de H2 O en los tejidos de la planta y envía esa información al comparador. DetectorDetector Vr + + Comparador EfectorEfector dede SalidaSalida EfectorEfector dede EntradaEntrada Asa de anteroali- mentación - Asa de anteroali- mentación +
  26. 26. Paso 2Paso 2 M en C Rafael Govea Villaseñor El comparador contrasta el valor medido de H2 O en los tejidos con un valor de referencia VR almacenado de alguna manera (memoria) y hace un cómputo: Señal de error negativa por el signo de las asas de información. En este ejemplo: a la salida. (-)(+) = - La orden es reducir la salida de agua. DetectorDetector Vr + + Comparador EfectorEfector dede SalidaSalida EfectorEfector dede EntradaEntrada Asa de anteroali- mentación - Asa de anteroali- mentación +
  27. 27. Paso 3Paso 3 M en C Rafael Govea Villaseñor Las asas de información llevan la orden a ejecutar por los efectores (-)(+) = - . En este ej. los estomas reciben la señal a través de la fitohormona ácido abscísico que induce el cierre. DetectorDetector Vr + + Comparador EfectorEfector dede SalidaSalida EfectorEfector dede EntradaEntrada Asa de anteroali- mentación - Asa de anteroali- mentación +
  28. 28. Ejercicio 1Ejercicio 1 M en C Rafael Govea Villaseñor Imagina, estás en la playa a 40° C. ¿Qué pasa con tu Temp. Corporal? ¿Quién es el efector de salida de calor? ¿cuál es la orden a ejecutar? (__)(__) = __ _______________________. DetectorDetector Vr + + Comparador EfectorEfector dede SalidaSalida EfectorEfector dede EntradaEntrada Asa de anteroali- mentación - Asa de anteroali- mentación + ? ?
  29. 29. Ejercicio 2Ejercicio 2 M en C Rafael Govea Villaseñor Imagina, estás en una fiesta, tomas 4 refrescos. ¿Qué pasa con el Volumen de líquidos corporales? ¿Quién es el efector de entrada de agua? ¿cuál es la orden a ejecutar? (__)(__) = __ __________. DetectorDetector Vr + + Comparador EfectorEfector dede SalidaSalida EfectorEfector dede EntradaEntrada Asa de anteroali- mentación - Asa de anteroali- mentación + ? ?
  30. 30. Ejercicio 3Ejercicio 3 M en C Rafael Govea Villaseñor Imagina, No desayunaste y estás en la escuela. ¿Qué pasa con tu reserva de energía (glucógeno)? ¿Quién es el efector de entrada de nutrientes? ¿cuál es la orden a ejecutar? (__)(__) = __ ___________________________________________. DetectorDetector Vr + + Comparador EfectorEfector dede SalidaSalida EfectorEfector dede EntradaEntrada Asa de anteroali- mentación - Asa de anteroali- mentación + ? ?

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