ТЕРМОРЕГУЛАЦИЈА: ФИЗИОЛОГИЈА, МЕХАНИЗМИ, ВРСТЕ И ИЗМЕНЕ - БИОЛОГИЈА - 2025

Терморегулација је процес који омогућава организми регулишу своју телесну температуру, модулисање губитка топлоте и добитак. У животињском царству постоје различити механизми за регулисање температуре, и физиолошке и етолошке.

Регулирање телесне температуре основна је активност сваког живог бића, јер је параметар критичан за хомеостазу у тијелу и утјече на функционалност ензима и осталих протеина, флуидност мембране, проток јона, између осталог. .

Сисари су хомеотермични и ендотермични. Извор: Алан Вилсон

У свом најједноставнијем облику, терморегулационе мреже се активирају помоћу кола који интегрише улазе терморецептора који се налазе у кожи, у унутрашњости, у мозгу, између осталог.

Главни механизми ових врућих или хладних подражаја укључују кожно вазоконстрикцију, вазодилатацију, производњу топлоте (термогенеза) и знојење. Остали механизми укључују понашање како би промовисали или смањили губитак топлоте.

Основе: топлота и температура

Да бисмо говорили о терморегулацији код животиња, потребно је знати тачну дефиницију појмова који су код ученика често збуњујући.

Разумевање разлике између топлоте и температуре од суштинског је значаја за разумевање термичке регулације животиња. Користићемо нежива тела да прикажемо разлику: помислимо на две коцке метала, једна је 10 пута већа од друге.

Свака од ових коцкица налази се у соби на температури од 25 ° Ц. Ако измеримо температуру сваког блока, оба ће бити на 25 ° Ц, иако је један велик, а други мали.

Сада, ако измеримо количину топлоте у сваком блоку, резултат између ова два биће различит. Да бисмо извршили овај задатак, блокове морамо преместити у просторију са температуром апсолутном нулом и квантификовати количину топлоте коју одашиљу. У овом случају ће садржај топлине бити 10 пута већи у највећој металној коцки.

Температура

Захваљујући претходном примеру, можемо закључити да је температура иста за обје, и неовисна о количини материје у сваком блоку. Температура се мери као брзина или интензитет кретања молекула.

У биолошкој литератури, када аутори спомињу „телесну температуру“ они се односе на температуру централних и периферних подручја тела. Температура језграних регија одражава температуру "дубоких" ткива у телу - мозга, срца и јетре.

На температуру периферних подручја, са своје стране, утиче пролазак крви кроз кожу и мери се на кожи руку и ногу.

Вруће

Супротно томе - и враћајући се на пример блокова - топлота је различита у оба инертна тела и директно пропорционална количини материје. То је облик енергије и зависи од броја атома и молекула дотичне материје.

Типови: термички односи између животиња

У физиологији животиња постоји низ термина и категорија који се користе за описивање топлотних односа између организама. Свака од ових група животиња има посебне прилагодбе - физиолошке, анатомске или анатомске - које им помажу да одрже телесну температуру у одговарајућем распону.

У свакодневном животу ендотермичке и хомеотермичке животиње називамо „топлокрвним“, а поикилотермичке и ектотермне животиње као „хладнокрвне“.

Ендотхерм и ецтотхерм

Први израз је ендотермија, која се користи када животиња успе да се загреје посредством метаболичке производње топлоте. Супротан концепт је ектотермија, где температуру животиње диктира околно окружење.

Неке су животиње неспособне да буду ендотермичне, јер иако производе топлоту, то не чине довољно брзо да би је задржале.

Поикилотермички и хомеотермични

Други начин да се они класификују је у складу са терморегулацијом животиње. Израз поикилотхерм се користи за животиње са различитим телесним температурама. У овим случајевима је телесна температура висока у врућим окружењима и ниска у хладним.

Поикилотермна животиња може само-регулисати своју температуру понашањем. То јест, лоцирањем у областима са високим соларним зрачењем да бисте повећали температуру или се сакрили од поменутог зрачења да бисте је смањили.

Појмови поикилотхерм и ецтотхерм односе се у основи на исти феномен. Међутим, поикилотхерм наглашава променљивост телесне температуре, док се ектотерм односи на важност температуре околине у одређивању телесне температуре.

Супротан израз за поикилотхерм је хомеотермичан: терморегулација физиолошким средствима - и не само захваљујући испољавању понашања. Већина ендотермичних животиња је способна да регулише своју температуру.

Примери

Рибе

Рибе су савршен пример ектотермичких и поикилотермичних животиња. У случају ових краљежњака за пливање, њихова ткива не производе топлину метаболичким путевима и, осим тога, температура рибе се одређује температуром воде у води у којој пливају.

Рептили

Гмизавци показују врло изражена понашања која им омогућавају да (етолошки) регулишу своју температуру. Ове животиње траже топле крајеве - попут ударања на врући камен - да би повећале температуру. У супротном, тамо где га желе смањити, покушаће да се сакрију од зрачења.

Птице и сисари

Сисари и птице су пример ендотермичких и хомеотермичких животиња. Метаболички продукују вашу телесну температуру и физиолошки је регулишу. Неки инсекти такође показују овај физиолошки образац.

Способност да регулишу своју температуру дала је ове две животињске линије предност над својим поикилотермним колегама, јер могу успоставити топлотну равнотежу у својим ћелијама и органима. То је довело до тога да су процеси исхране, метаболизма и излучивања робуснији и ефикаснији.

На пример, људска бића одржавају температуру на 37 ° Ц, у прилично уском опсегу - између 33,2 и 38,2 ° Ц. Одржавање овог параметра је потпуно критично за опстанак врсте и посредује низ физиолошких процеса у телу.

Просторна и временска измена ендотермије и ектотермије

Разлика између ове четири категорије често се збуњује када испитујемо случајеве животиња које могу да се измене међу категоријама, било просторно или временски.

Временске разлике у термичкој регулацији могу се приказати код сисара који доживе периоде хибернације. Ове животиње су углавном хомеотермичне за доба доба када не хибернирају, а током хибернације нису у стању да регулишу телесну температуру.

Просторне варијације настају када животиња различито регулише температуру у предјелима тијела. Бумбари и други инсекти могу да регулишу температуру својих торакалних сегмената и нису у стању да регулишу остатак региона. Ово стање диференцијалне регулације назива се хетеротермија.

Физиологија терморегулације

Као и било који систем, физиолошка регулација телесне температуре захтева присуство аферентног система, контролног центра и еферентног система.

Први систем, аферентни, одговоран је за прикупљање информација преко рецептора на кожи. Након тога информације се преносе у терморегулациони центар неуронским путем кроз крв.

У нормалним условима, телесни органи који стварају топлоту су срце и јетра. Када тело ради физички посао (вежбање), скелетни мишићи су такође структура која ствара топлоту.

Хипоталамус је терморегулациони центар и задаци су подељени на губитак топлоте и добитак топлоте. Функционална зона која посредује у одржавању топлоте налази се у задњој зони хипоталамуса, док губитак посредује предњи део. Овај орган делује попут термостата.

Контрола система дешава се на два начина: позитивно и негативно, посредовано кортексом мозга. Одговори ефектора су бихевиоралног типа или посредовани од стране аутономног нервног система. Ова два механизма ће се проучавати касније.

Терморегулациони механизми

Физиолошки механизми

Механизми за регулисање температуре варирају у зависности од врсте примљеног стимулуса, односно да ли је у питању пораст или пад температуре. Стога ћемо овај параметар искористити за успостављање класификације механизама:

Регулација високих температура

Да би постигао регулацију телесне температуре суочени са топлотним стимулансима, тело мора да промовише свој губитак. Постоји неколико механизама:

Вазодилатација

Код људи је једна од најупечатљивијих карактеристика циркулације коже широк спектар крвних судова које има. Циркулација крви кроз кожу има својство огромне разлике у зависности од услова околине и модификовања од високог до ниског протока крви.

Способност вазодилатације је пресудна у терморегулацији појединаца. Повишен проток крви у периодима повећане температуре омогућава тијелу да повећа пренос топлоте, из језгре тела на површину коже, да се коначно распрши.

Када се повећа проток крви, кожни волумен крви заузврат се повећава. Тако се већа количина крви преноси из језгре тела на површину коже, где се преноси пренос топлоте. Сада хладнија крв преноси се назад у језгро или центар тела.

Зној

Заједно с вазодилатацијом, стварање зноја је пресудно за терморегулацију, јер помаже расипати вишак топлоте. У ствари, производња и испаравање зноја главни су механизми за губитак топлоте. Такође раде током физичке активности.

Зној је течност коју стварају знојне жлезде зване еккрин, а која се дистрибуира по телесу у значајној густини. Испаравањем зноја топлота се из тела у околину преноси у облику водене паре.

Регулација за ниске температуре

За разлику од механизама поменутих у претходном одељку, тело у ситуацијама пада температуре мора да подстиче очување и производњу топлотне енергије на следећи начин:

Васоцонстрицтион

Овај систем следи супротну логику описану у вазодилатацији, тако да се нећемо много бавити објашњењем. Хладноћа потиче контракцију кожних судова, чиме се избегава расипање топлоте.

Пилоерецтион

Да ли сте се икад запитали зашто се појаве "гуске", када смо пред ниским температурама? То је механизам за спречавање губитка топлоте који се назива пилоерекција. Међутим, како људи имају релативно мало длака на нашим телима, то се сматра неефикасним и рудиментарним системом.

Када се појави повишење сваке длаке, повећава се слој ваздуха који долази у додир са кожом, што смањује конвекцију ваздуха. То смањује губитак топлоте.

Производња топлоте

Најинтуитивнији начин сузбијања ниских температура је произвођење топлоте. То се може догодити на два начина: дрхтањем и не тресењем термогенезе.

У првом случају, тело производи брзе и нехотичне контракције мишића (зато се тресете када сте прехлађени) што доводи до стварања топлоте. Производња дрхтавица је скупа - што је енергетски гледано - тако да ће тело пасти на њу ако горе наведени системи не успеју.

Други механизам води ткиво звано смеђа масноћа (или смеђе масно ткиво, у енглеској се литератури обично сажима под кратицом БАТ за смеђе масно ткиво).

Овај систем је одговоран за раздвајање производње енергије у метаболизму: уместо да формира АТП, он доводи до производње топлоте. То је посебно важан механизам код деце и малих сисара, мада су новији докази приметили да је он значајан и код одраслих.

Етолошки механизми

Етолошки механизми састоје се од свих понашања која животиња показује да регулишу своју температуру. Као што смо споменули на примеру гмазова, организми се могу сместити у право окружење како би промовисали или спречили губитак топлоте.

Различити делови мозга су укључени у обраду овог одговора. Код људи су таква понашања ефикасна, иако нису фино регулисана попут физиолошких.

Поремећаји терморегулације

Тело током дана доживљава мале и осетљиве промене температуре, зависно од неких променљивих, као што су циркадијански ритам, хормонални циклус, између осталих физиолошких аспеката.

Као што смо споменули, телесна температура оркестрира огроман спектар физиолошких процеса и губитак његове регулације може довести до погубних стања унутар погођеног организма.

Обе термалне крајности - и високе и ниске - негативно утичу на организме. Веома високе температуре, изнад 42 ° Ц код људи, имају веома изражен ефекат на протеине, поспјешујући њихову денатурацију. Такође, утиче и синтеза ДНК. Органи и неурони су такође оштећени.

Слично томе, температуре испод 27 ° Ц доводе до тешке хипотермије. Промјене неуромускуларне, кардиоваскуларне и респираторне активности имају фаталне посљедице.

Када терморегулација не делује правилно, утичу на више органа. Они укључују срце, мозак, гастроинтестинални тракт, плућа, бубреге и јетру.

Референце

1. Ареллано, ЈЛП и дел Позо, СДЦ (2013). Приручник опште патологије. Елсевиер.
2. Аргиропоулос, Г., & Харпер, МЕ (2002). Позив на преглед: одвајање протеина и терморегулација. Часопис за примењену физиологију, 92 (5), 2187-2198.
3. Цхаркоудиан Н. (2010). Механизми и модификатори кожне вазодилатације и вазоконстрикције изазване рефлексом код људи. Часопис за примењену физиологију (Бетхесда, Мд .: 1985), 109 (4), 1221-8.
4. Хилл, РВ (1979). Упоредна физиологија животиња: приступ животној средини. Преокренуо сам се.
5. Хилл, РВ, Висе, ГА, Андерсон, М., & Андерсон, М. (2004). Физиологија животиња. Синауер Ассоциатес.
6. Лиедтке ВБ (2017). Деконструкција терморегулације сисара. Зборник радова Националне академије наука Сједињених Америчких Држава, 114 (8), 1765-1767.
7. Моррисон СФ (2016). Централна контрола телесне температуре. Ф1000Ресеарцх, 5, Ф1000 Фацулти Рев-880.