Fisiologi, mekanisme, jenis, dan perubahan termoregulasi

Itu Termoregulasi Ini adalah proses yang memungkinkan organisme untuk mengatur suhu tubuh mereka, memodulasi kehilangan dan gain panas. Di kerajaan hewan ada mekanisme regulasi suhu yang berbeda, baik fisiologis maupun etologis.

Mengatur suhu tubuh adalah aktivitas dasar untuk makhluk hidup, karena parameternya sangat penting untuk homeostasis tubuh dan mempengaruhi fungsi enzim dan protein lainnya, fluiditas membran, aliran ion, antara lain.

Mamalia adalah homeooterms dan endoterm. Sumber: Alan Wilson [CC BY-SA 3.0 (https: // createveCommons.Org/lisensi/by-sa/3.0)]

Dalam bentuknya yang paling sederhana, jaringan termoregulasi diaktifkan melalui sirkuit yang mengintegrasikan pintu masuk termoreseptor yang terletak di kulit, di visera, di otak, antara lain.

Mekanisme utama dalam menghadapi rangsangan dingin atau panas ini termasuk vasokonstriksi kulit, vasodilatasi, produksi panas (termogenesis) dan berkeringat. Mekanisme lain termasuk perilaku untuk mempromosikan atau mengurangi kehilangan panas.

[TOC]

Konsep Dasar: Panas dan Suhu

Untuk berbicara tentang termoregulasi pada hewan, perlu untuk mengetahui definisi persisnya istilah yang sering bingung di antara siswa.

Memahami perbedaan antara panas dan suhu sangat diperlukan untuk memahami regulasi termal hewan. Kami akan menggunakan benda mati untuk menggambarkan perbedaannya: mari kita pikirkan dua kubus satu logam, satu lebih besar dari yang lain.

Masing -masing kubus ini berada di ruangan pada suhu 25 ° C. Jika kita mengukur suhu setiap blok, keduanya akan berada pada 25 ° C, meskipun satu besar dan kecil.

Sekarang, jika kita mengukur jumlah panas di setiap blok, hasil di antara mereka akan berbeda. Untuk melaksanakan tugas ini, kita harus memindahkan blok ke ruangan dengan suhu nol absolut dan mengukur jumlah panas yang mereka berikan. Dalam hal ini, kandungan panas akan 10 kali lebih tinggi di ember logam terbesar.

Suhu

Berkat contoh sebelumnya, kita dapat menyimpulkan bahwa suhunya sama untuk keduanya dan terlepas dari jumlah materi di setiap blok. Suhu diukur sebagai kecepatan atau intensitas gerakan molekul.

Dalam literatur biologis, ketika penulis menyebutkan "suhu tubuh" merujuk pada suhu daerah pusat tubuh dan periferal. Suhu daerah tengah mencerminkan suhu jaringan "dalam" tubuh - otak, jantung dan hati.

Suhu daerah perifer, di sisi lain, dipengaruhi oleh lewatnya darah ke kulit dan diukur di kulit tangan dan kaki.

Panas

Sebaliknya - dan kembali ke contoh blok - panas berbeda di kedua badan lembam dan berbanding lurus dengan jumlah materi. Ini adalah bentuk energi dan tergantung pada jumlah atom dan molekul zat yang dimaksud.

Jenis: Hubungan Termal Antara Hewan

Dalam fisiologi hewan, ada sejumlah istilah dan kategori yang digunakan untuk menggambarkan hubungan termal antara organisme. Masing -masing kelompok hewan ini memiliki adaptasi fisiologis, anatomi atau anatomi khusus - yang membantu mereka mempertahankan suhu tubuh mereka dalam kisaran yang memadai.

Dalam kehidupan sehari -hari, kita menyebut hewan endoterm dan homeootherm seperti "darah panas", dan hewan poiquilothermal dan ectothermus seperti "dingin -bobot".

Endoterm dan ectotherm

Istilah pertama adalah endotermia, digunakan saat hewan berhasil memanaskan produksi panas metabolik yang memanas. Konsep yang berlawanan adalah Ectothermia, di mana suhu hewan diberlakukan oleh lingkungan sekitarnya.

Itu dapat melayani Anda: sitokimia: sejarah, objek studi, utilitas dan teknik

Beberapa hewan tidak dapat menjadi endoterm, karena meskipun mereka menghasilkan panas, mereka tidak melakukannya dengan cukup cepat untuk mempertahankannya.

Poiquilotherm dan homeotherm

Cara lain untuk mengklasifikasikannya adalah menurut termoregulasi hewan. Syarat Poiquiloterm digunakan untuk merujuk pada hewan dengan suhu tubuh variabel. Dalam kasus ini, suhu tubuh tinggi di lingkungan yang panas dan rendah di lingkungan dingin.

Hewan poiquiloterm dapat meregulasi suhunya dengan perilaku. Yaitu, terletak di daerah dengan radiasi matahari tinggi untuk meningkatkan suhu atau persembunyian dari radiasi tersebut untuk menguranginya.

Istilah poiquiloterm dan ectothermus pada dasarnya merujuk pada fenomena yang sama. Namun, poiquilothermo menekankan variabilitas suhu tubuh, sedangkan di ectothermus mengacu pada pentingnya suhu sekitar untuk menentukan suhu tubuh.

Istilah yang bertentangan dengan poiquilotherm adalah homeothermus: termoregulasi dengan cara fisiologis - dan tidak hanya berkat tampilan perilaku. Kebanyakan endoterm dapat mengatur suhu mereka.

Contoh

Ikan

Ikan adalah contoh sempurna dari hewan ectoterms dan poiquilotermos. Dalam kasus perenang vertebrata ini, jaringan mereka tidak menghasilkan panas dengan jalur metabolisme dan juga, suhu ikan ditentukan oleh suhu badan air tempat mereka berenang.

Reptil

Reptil menunjukkan perilaku yang sangat jelas yang memungkinkan mereka mengatur (secara etologis) suhu mereka. Hewan -hewan ini mencari daerah yang hangat - cara bertengger di atas batu panas - untuk meningkatkan suhu. Kalau tidak, di mana mereka ingin menguranginya, mereka akan berusaha bersembunyi dari radiasi.

Burung dan mamalia

Mamalia dan burung adalah contoh endoterm dan homeoterm. Ini menghasilkan suhu tubuh mereka dan mengaturnya secara fisiologis. Beberapa serangga juga menunjukkan pola fisiologis ini.

Kemampuan untuk mengatur suhunya memberi dua garis keturunan hewan ini keuntungan dari rekan -rekan poiquiloterms mereka, karena mereka dapat menetapkan keseimbangan termal dalam sel mereka dan di organ mereka. Hal ini menyebabkan proses nutrisi, metabolisme dan ekskresi lebih kuat dan efisien.

Manusia, misalnya, mempertahankan suhunya pada suhu 37 ° C, dalam kisaran yang cukup sempit - antara 33,2 dan 38,2 ° C. Pemeliharaan parameter ini sangat penting untuk kelangsungan hidup spesies dan setengah serangkaian proses fisiologis dalam tubuh.

Aliran endotermia dan ectothermia temporal dan temporal

Perbedaan antara keempat kategori ini biasanya menjadi membingungkan ketika kita memeriksa kasus hewan yang mampu bergantian antara kategori, baik secara spasial atau sementara.

Variasi sementara regulasi termal dapat dicontohkan dengan mamalia yang mengalami periode hibernasi. Hewan -hewan ini umumnya homeooterms selama waktu tahun di mana mereka tidak berhibernasi dan selama hibernasi mereka tidak dapat mengatur suhu tubuh mereka.

Variasi ruang terjadi ketika hewan secara berbeda mengatur suhu di daerah tubuh. Abejorros dan serangga lainnya dapat mengatur suhu segmen toraks mereka dan tidak dapat mengatur seluruh wilayah. Kondisi regulasi diferensial ini disebut heterotermia.

Fisiologi termoregulasi

Seperti sistem apa pun, regulasi fisiologis suhu tubuh membutuhkan keberadaan sistem aferen, pusat kontrol dan sistem emosional.

Sistem pertama, aferen, bertanggung jawab untuk menangkap informasi melalui reseptor kulit. Selanjutnya, informasi ditransmisikan ke pusat termoregulator melalui darah melalui darah.

Dapat melayani Anda: imunoglobulin D

Dalam kondisi normal, organ tubuh yang menghasilkan panas adalah jantung dan hati. Saat tubuh melakukan pekerjaan fisik (olahraga), otot rangka juga merupakan struktur yang menghasilkan panas.

Hipotalamus adalah pusat termoregulasi dan tugas -tugas dibagi menjadi kehilangan dan gain panas. Zona fungsional untuk memediasi pemeliharaan panas terletak di area posterior hipotalamus, sedangkan kerugian dimediasi oleh daerah anterior. Organ ini berfungsi seperti termostat.

Kontrol sistem terjadi ganda: positif dan negatif, dimediasi oleh korteks otak. Respons efektor adalah jenis perilaku atau dimediasi oleh sistem saraf otonom. Dua mekanisme ini akan dipelajari nanti.

Mekanisme termoregulasi

Mekanisme fisiologis

Mekanisme untuk mengatur suhu bervariasi antara jenis stimulus yang diterima, yaitu, jika merupakan peningkatan atau penurunan suhu. Jadi kami akan menggunakan parameter ini untuk menetapkan klasifikasi mekanisme:

Regulasi untuk suhu tinggi

Untuk mencapai regulasi suhu tubuh terhadap rangsangan panas, tubuh harus mempromosikan kehilangannya. Ada beberapa mekanisme:

Vasodilatasi

Pada manusia, salah satu karakteristik sirkulasi kulit yang paling mencolok adalah berbagai pembuluh darah yang dimilikinya. Sirkulasi darah melalui kulit memiliki sifat bervariasi sangat tergantung pada kondisi lingkungan dan memodifikasi dari aliran darah tinggi ke rendah.

Kemampuan vasodilatasi sangat penting dalam termoregulasi individu. Aliran darah tinggi selama periode peningkatan suhu memungkinkan tubuh untuk meningkatkan transmisi panas, dari inti tubuh ke permukaan kulit, hingga akhirnya dihilang.

Saat aliran darah meningkat, volume kulit darah meningkat pada gilirannya. Dengan demikian, jumlah darah yang lebih besar ditransfer dari inti tubuh ke permukaan kulit, di mana transfer panas terjadi. Darah, sekarang lebih dingin, ditransfer lagi ke inti atau pusat tubuh.

Keringat

Bersama dengan vasodilatasi, produksi keringat sangat penting untuk termoregulasi karena membantu menghilangkan panas yang berlebihan. Faktanya, produksi dan penguapan posterior keringat adalah mekanisme utama tubuh untuk kehilangan panas. Mereka juga bertindak selama aktivitas fisik.

Sweat adalah cairan yang diproduksi oleh kelenjar keringat yang disebut Ecrinas, didistribusikan ke seluruh tubuh dalam kepadatan penting.Penguapan keringat berhasil mentransfer panas tubuh ke lingkungan sebagai uap air.

Peraturan untuk suhu rendah

Berbeda dengan mekanisme yang disebutkan di bagian sebelumnya, dalam situasi suhu berkurang, tubuh harus mempromosikan konservasi dan produksi panas sebagai berikut:

Vasokonstriksi

Sistem ini mengikuti logika yang berlawanan yang dijelaskan dalam vasodilatasi, jadi kami tidak akan banyak dalam penjelasan. Dingin merangsang kontraksi pembuluh kulit, sehingga menghindari disipasi panas.  

Piloerecion

Pernahkah Anda bertanya -tanya mengapa "kulit ayam" muncul saat kita menghadapi suhu rendah? Ini adalah mekanisme untuk menghindari kehilangan panas yang disebut pionreksi. Namun, karena manusia memiliki rambut yang relatif kecil di tubuh kita, itu dianggap sebagai sistem yang sedikit efektif dan belum sempurna.

Itu bisa melayani Anda: apa keragaman alam bumi?

Ketika ketinggian setiap rambut terjadi, lapisan udara yang bersentuhan dengan kulit meningkat, yang mengurangi konveksi udara. Ini mengurangi kehilangan panas.

Produksi panas

Cara paling intuitif untuk menangkal suhu rendah adalah dengan produksi panas. Ini dapat terjadi dalam dua cara: dengan menggigil dan tidak menghilangnya termogenesis.

Dalam kasus pertama, tubuh menghasilkan kontraksi otot yang cepat dan tidak disengaja (itulah sebabnya Anda gemetar) yang mengarah pada produksi panas. Produksi yang menunjukkan mahal - berbicara dengan penuh semangat - sehingga tubuh akan menggunakannya jika sistem yang disebutkan di atas akan gagal untuk gagal.

Mekanisme kedua dipimpin oleh kain yang disebut lemak coklat (atau jaringan adiposa coklat, dalam sastra Inggris biasanya dirangkum di bawah akrononik kelelawar Jaringan adiposa coklat).

Sistem ini bertanggung jawab untuk memisahkan produksi energi dalam metabolisme: alih -alih membentuk ATP, ia mengarah ke produksi panas. Ini adalah mekanisme yang sangat penting pada anak -anak dan mamalia ukuran kecil, meskipun bukti terbaru telah memperhatikan bahwa itu juga relevan pada orang dewasa.

Mekanisme etologis

Mekanisme etologis terdiri dari semua perilaku yang ditunjukkan hewan untuk mengatur suhu mereka. Seperti yang kami sebutkan dalam contoh reptil, organisme dapat ditempatkan di lingkungan yang baik untuk mempromosikan atau menghindari kehilangan panas.

Bagian otak yang berbeda terlibat dalam pemrosesan respons ini. Pada manusia, perilaku ini efektif, meskipun mereka tidak diatur dengan halus sebagai fisiologis.

Perubahan Thermoregulasi

Tubuh mengalami perubahan suhu kecil dan halus sepanjang hari, tergantung pada beberapa variabel, seperti ritme sirkadian, siklus hormon, di antara aspek fisiologis lainnya.

Seperti yang kami sebutkan, orkestra suhu tubuh.

Kedua termal ekstrem - baik organisme tinggi maupun rendah. Suhu yang sangat tinggi, di atas 42 ° C pada manusia, mempengaruhi protein dengan sangat nyata, mempromosikan denaturasi mereka. Selain itu, sintesis DNA terpengaruh. Organ dan neuron juga rusak.

Demikian pula, suhu lebih rendah dari 27 ° C menyebabkan hipotermia parah. Perubahan aktivitas neuromuskuler, kardiovaskular dan pernapasan memiliki konsekuensi yang fatal.

Banyak organ terpengaruh saat termoregulasi tidak bekerja dengan cara yang benar. Di antara mereka, jantung, otak, saluran pencernaan, paru -paru, ginjal dan hati.

Referensi

1. Arellano, J. L. P., & Del Pozo, s. D. C. (2013). Manual Patologi Umum. Elsevier.
2. Argyropoulos, g., & Harper, m. DAN. (2002). Ulasan yang Diundang: Protein Uncouling dan Themoregulation. Jurnal Fisiologi Terapan, 92(5), 2187-2198.
3. Charkoudian n. (2010). Mekanisme dan pengubah reflem. Jurnal Fisiologi Terapan (Bethesda, MD. : 1985), 109(4), 1221-8.
4. Hill, r. W. (1979). Fisiologi Hewan Komparatif: Pendekatan Lingkungan. Saya terbalik.
5. Hill, r. W., Wyse, g. KE., Anderson, m., & Anderson, m. (2004). Hewan fisiologi. Sinauer Associates.
6. Liedtke w. B. (2017). Mendekonstruksi korsoregulasi mamalia. Prosiding Akademi Ilmu Pengetahuan Nasional Amerika Serikat, 114(8), 1765-1767.
7. Morrison s. F. (2016). Kontrol pusat suhu tubuh. F1000ResARCH, 5, F1000 Fakultas Rev-880.