5. Respuesta de los organismos a ambientes fríos
Algunos animales han desarrollado adaptaciones o mecanismos que
les permiten vivir a temperaturas por debajo del punto de
congelación:
1,- Estrategias comportamentales. Movilización a otras zonas,
migración
2.- Producción de sustancias anticongelantes.
3.- Permitir sobreenfriamiento
4.- Tolerancia a la congelación
6. Respuesta de los organismos a ambientes fríos
Anticongelantes. Muchos animales ectotermos que viven a
temperaturas bajo cero, se protegen de la congelación por la
presencia en sangre y líquidos corporales de sustancias
anticongelantes.
Existen variedad de sustancias anticongelantesque van desde
sustancias simples como el glicerol, manitol y sorbitol hasta
macromoléculas como proteínas o polisacaridos, sintetizados
por las células.
Proteína anticongelante (AFPs) tiene una
glicoproteína anticongelante (AFGPs) que es el
principal agente de anticongelación
7. Respuesta de los organismos a ambientes fríos
Otro punto importante relacionado con la congelación que cuando
las disoluciones se enfrían progresivamente, éstas pueden
permanecer en estado líquido aun cuando la temperatura haya
disminuido por debajo del punto de congelación, a este fenómeno
se denomina sobreenfriamiento.
Algunos animales (insectos, moluscos, peces árticos) pueden
soportar sobreenfriamiento en el cual los líquidos corporales se
pueden enfriar por debajo del punto de congelación pero sin que
se formen cristales de hielo
8. Respuesta de los organismos a ambientes fríos
Tolerancia a la congelación. Ciertos insectos, moluscos e incluso anfibios y
peces pueden permitir la congelación pero limitada sus líquidos
extracelulares debido a la presencia extracelular de agentes nucleadores
que aceleran el proceso de formación de cristales (nucleación), por lo que
el medio extracelular se congela más fácilmente que los líquidos
intracelulares.
A medida que el líquido extracelular se congela, los solutos se concentran en la
menor cantidad de agua que queda sin congelar, lo cual causa difusión del
agua desde el interior de la célula hacia los espacios extracelulares,
aumentando así la concentración en el líquido intracelular con lo cual
disminuye su punto de congelación.
• En los peces, estas proteínas se unen a
pequeños cristales de hielo, inhibiendo su
crecimiento dentro del organismo.
Antarc6c cod
Dissos%chus mawsoni
9. Respuestas fisiológicas
Vasoconstricción y
vasodilatación, regulan el
flujo de sangre hacia la
superficie.
Si hace frío se constriñen
los vasos sanguíneos.
Si hace calor se dilatan.
10. Respuestas conductuales.
Desde el movimiento (a la sombra)
hasta la hibernación y la migración.
Los reptiles tienen termorreceptores
muy sensibles.
La víbora de cascabel detecta
cambios entre 0.001 y 0.005 °C.
11. El principal mecanismo es mediante la
termorregulación conductual.
Eficiencia depende de la
capacidad de percibir los cambios
en la temperatura ambiental. Complejo pineal: principal
sensor térmico en reptiles.
“Pit organ” en serpientes.
12. El “comportamiento térmico”, de los
rep6les es regulado hormonalmente:
melatonina.
Actúa como intermediario entre los
es[mulos óp6cos y las respuestas
conductuales y fisiológicas.
Es producida por la glándula pineal y
actúa sobre la glándula 6roides,
influenciando la secreción hormonal de
la glándula.
La concentración varía temporalmente y
ayuda a coordinar la ac6vidad y
termorregulación.
13. La eficacia de la
termorregulación conductual
está determinada por los
cambios cardiovasculares.
Alteración de la actividad
cardiaca y del flujo
sanguíneo.
“Aumento del ritmo cardiaco
con el calor y descenso del
mismo con el frío”.
Histeresis del ritmo cardiaco.
16. En el caso de los endotermos, el
efecto de la temperatura es
diferente.
Existe un óp6mo de temperatura
(TNZ) donde la tasa metabólica no
cambia.
Fuera de ese intervalo, la tasa
metabólica se incrementa, pero se
man6ene constante la temperatura
corporal.
Si la temperatura baja demasiado,
se produce la hipotermia, si por el
contrario, se incrementa, se
produce hipertermia.
Ac6vidad metabólica y temperatura
endotermos
19. Anatómicas
Presencia de pelo.
Presencia de grasa
Mayor tamaño corporal
(relación superficie volumen).
Especializaciones de los vasos sanguíneos
Intercambio de calor contracorriente.
Vasoconstricción.
Conductuales:
Acurrucarse o “hacerse bolita” (curling up).
Fisiológicas
Tiritar
Metabolismo de grasa café
Para producir y retener calor…
21. Mecanismos de control y
termorregulación
Inicia con la ac6vación de los termorreceptores.
La señal se integra en el SNC y la respuesta incluye acciones musculares y
metabólicas.
Los mamíferos presentan termorrecepctores centrales (área preóp6ca del
hipotálamo) y periféricos (terminales nerviosas en la piel).
Hay dos mecanismos de termorregulación, ya sea en el frío ó en el calor:
conductual y autónoma.
La termorregulación conductual ocurre en endotermos y en ectotermos.
No está controlada por las neuronas del PO en el hipotálamo, aún no está
claro qué neuronas par6cipan en la termorregulación conductual (Nagashima,
2006).
24. termogénesis sin contracción muscular
Producción de calor sin contracción
muscular.
Común en neonatos y se pierde con
la edad.
Un incremento de depósitos de
grasa café (brown fat) alrededor de
órganos vitales
La grasa café 6ene mayor
can6dad de mitocondrias y por
lo tanto consume mayor
can6dad de O2 (hasta un tercio
durante la termorregulación) y
produce una mayor can6dad
de calor que la grasa blanca.
25. Una señal nerviosa del hipotálamo a la médula de la glándula
suprarrenal produce la liberación de norepinefrina hacia el
torrente sanguíneo.
Estimula la producción de calor en las mitocondrias de la grasa
café, ubicada alrededor de los órganos vitales.
26. Termorregulación en frío
La capacidad termorreguladora en el frío, disminuye con la edad…
Las mujeres adultas 6enen una capacidad termorreguladora mayor que los
hombres.
Un incremento en la rigidez de las paredes arteriales afecta la
vasoconstricción.
La vasoconstricción ocurre en el doble de 6empo que en personas jóvenes.
Descenso en la masa muscular.
Una reducción en el proceso de transducción en la u6lización de la grasa café.
27. Si esto no funciona?
la producción de calor por temblor involuntario es el úl6mo recurso
(shivering thermogenesis).
U6lización de glucosa (glucogenolisis muscular).
Incremento en la oxidación de de carbohidratos y lípidos en el
músculo: 588 y 63%, respec6vamente.
Los ácidos grasos u6lizados provienen de reservorios de triglicéridos
en el músculo.
Termorregulación en frío
29. Caracterís6cas principales de un hibernador:
reduce su tasa metabólica basal hasta 1/100.
reduce la frecuencia cardíaca.
disminuye la temperatura corporal (por debajo de los 0º C).
excavan en el otoño y permanecen enterrados durante el invierno.
alternan períodos de hibernación temporal (torpor) y despertares
(arousals).
Torpor (aletargamiento) dura una noche o hasta 1‐3 semanas; Tº corporal
casi ambiental.
Despertar dura 1 día; Tº corporal 37ºC.
Calentarse le toma menos de dos horas, mientras que enfriarse le toma
casi un día.
Termorregulación en frío
33. La ac6vación de los centros simpá6cos provocan varias respuestas,
incluyendo:
1) liberación de norpinefrina de las fibras simpá6cas para constreñir los
vasos sanguíneos.
2) oxidación de grasa café, causando termogénesis.
3) provocan pilo‐erección, “atrapando” el aire cerca de la piel.
4) La secreción de norepinefrina de la médula suprarrenal incrementa la
termogénesis.
Un centro de 66riteo en el hipotálamo se ac6va, que a su vez es6mula a
los centros motores para iniciar con la contracción involuntaria de los
músculos esquelé6cos, generando calor.
Un descenso en la temperatura…
34. •
El “termostato” inhibe la ac6vidad del sistema nervioso simpa6co, el cual
controla la vasoconstricción y la tasa metabólica, provocando vasodilatación y
una reducción de la tasa metabólica basal.
Esto provoca un incremento en la pérdida de calor a través de la piel y
decrece la temperatura en el centro el cuerpo.
Si el calor es muy intenso, las fibras simpá6cas que inervan a las glándulas
sudoríparas, liberan ace6lcolina, es6mulando la sudoración.
La sudoración es la respuesta involuntaria más efec6va ante el calor.
Respuestas conductuales, como el letargo y el descanso, disminuyen la
producción de calor e incrementan la pérdida del mismo.
Un incremento en la temperatura…