Homeostasis

Homeostasis homeostasis significa mantener las condiciones internas del cuerpo estables, incluso cuando cambian las externas. Mantener estables factores como la temperatura, el agua y la glucosa en sangre permite que las enzimas y las células funcionen correctamente todo el tiempo.

The principles of homeostasis

Most homeostasis follows the same plan:

• a change (an internal or external stimulus) is detected by a receptor.
• a coordination system carries the message — either the nervous system (using nerve signals) or the endocrine system (using hormones).
• an effector (a muscle or a gland) makes a response that corrects the change.

This works by negative feedback: a change away from the normal level triggers a response that pushes it back towards normal.

El cuerpo no puede almacenar aminoácidos extra. En el hígado, el proceso de desaminación elimina el grupo amino de los aminoácidos en exceso, y esto se convierte en urea. La urea se transporta en la sangre hacia los riñones para ser eliminada.

El riñón limpia la sangre y controla su contenido de agua. Sus partes son:

• an outer fibrous capsule,
• an outer region, the cortex,
• an inner region, the medulla,
• a central space, the renal pelvis, which collects urine,
• the ureter, which carries urine to the bladder,
• ramas de la arteria renal (llevando sangre hacia adentro) y vena renal (sacando sangre hacia afuera).

The nephron

Each kidney holds about a million tiny tubes called nephrons. Along a nephron are: the glomerulus (a knot of capillaries), the Bowman's capsule around it, the proximal convoluted tubule, the loop of Henle, the distal convoluted tubule, and the collecting duct.

Making urine

1. La ultrafiltración ocurre en la cápsula de Bowman. La sangre en el glomérulo está bajo alta presión, por lo que el agua y las moléculas pequeñas (glucosa, iones, urea) son empujadas hacia la cápsula, formando el filtrado. Las células sanguíneas y las proteínas grandes son demasiado grandes para pasar, por lo que permanecen en la sangre.
2. La reabsorción selectiva ocurre en el túbulo contorneado proximal. Las sustancias útiles se devuelven a la sangre. Toda la glucosa y gran parte del agua y los iones se reabsorben aquí. La pared del túbulo es adecuada para esto: sus células tienen microvellosidades para proporcionar una gran superficie, y muchas mitocondrias para impulsar el transporte activo.

La osmorregulación controla el contenido de agua de la sangre. Es regulada por el cerebro:

• el hipotálamo detecta el potencial hídrico de la sangre.
• cuando la sangre está demasiado concentrada, la glándula pituitaria libera hormona antidiurética (ADH).
• ADH makes the collecting ducts more permeable to water by adding water channels called aquaporins.
• luego se reabsorbe más agua en la sangre, por lo que se produce menos orina, más concentrada. Esto es retroalimentación negativa.

Cuando la glucosa en sangre disminuye, se libera la hormona glucagón. Esto muestra cómo una hormona transmite su mensaje a una célula — la señalización celular:

1. El glucagón se une a un receptor en la superficie de la célula hepática, provocando un cambio conformacional (un cambio en la forma del receptor).
2. this activates a G-protein, which switches on the enzyme adenylyl cyclase.
3. La adenilato ciclasa produce un segundo mensajero dentro de la célula, llamado AMP cíclico (cAMP).
4. cAMP activates protein kinase A, which starts an enzyme cascade — one enzyme switches on the next, by phosphorylation.
5. because each enzyme switches on many of the next, the signal is greatly amplified.
6. La enzima final descompone el glucógeno en glucosa, lo que eleva el nivel de glucosa en sangre.

Negative feedback and blood glucose

La glucosa en sangre se mantiene estable gracias a dos hormonas que trabajan en contra:

• cuando la glucosa está alta, la insulina hace que las células musculares y hepáticas absorban glucosa y la almacenen como glucógeno, reduciendo el nivel.
• cuando la glucosa está baja, el glucagón hace que las células del hígado descompongan el glucógeno nuevamente en glucosa, elevando el nivel.

Measuring glucose

Las tiras reactivas y los biosensores miden la glucosa en sangre u orina. Utilizan las enzimas glucosa oxidasa y peroxidasa, que reaccionan con la glucosa para producir un cambio de color (o una señal eléctrica en un biosensor) que indica la cantidad de glucosa presente.

Ejemplo resuelto. Una persona bebe un gran volumen de agua. Rastrea la respuesta homeostática. El potencial hídrico de la sangre sube (se vuelve menos negativo). Los osmoreceptores en el hipotálamo detectan esto, por lo que la hipófisis posterior libera menos ADH. Con menos ADH, se insertan menos acuaporinas en las membranas de los conductos colectores, por lo que el conducto se vuelve menos permeable al agua. Se reabsorbe menos agua, por lo que se produce un gran volumen de orina diluida y el potencial hídrico de la sangre vuelve a caer hacia lo normal. Ese retorno al punto de ajuste es lo que lo convierte en retroalimentación negativa: la respuesta invierte el cambio original. Nombra el receptor, la hormona, el efector y la corrección: una respuesta que salta de "bebe agua" directamente a "más orina" omite todos los puntos de calificación intermedios.

Los estomas son poros en una hoja. La planta los abre y cierra para equilibrar dos necesidades: dejar entrar dióxido de carbono para la fotosíntesis y limitar la pérdida de agua mediante la transpiración. Los estomas generalmente se abren durante el día y se cierran por la noche, siguiendo un ritmo diario.

Cada estoma se abre y cierra gracias a dos células guardantes que lo rodean:

• hasta abrir: the guard cells pump in ions, so their water potential falls and water enters by osmosis. They swell and bend apart, opening the pore.
• para cerrar: los iones salen, el agua los sigue al exterior, las células guarda se vuelven flácidas y el poro se cierra.

Cuando la planta tiene poca agua (estrés hídrico), se libera la hormona ácido abscísico. Hace que las células guardiana pierdan iones y agua, cerrando los estomas para ahorrar agua. En esta señalización, los iones de calcio actúan como un segundo mensajero dentro de las células guardiana.

• Enmarca cada respuesta como retroalimentación negativa: receptor → coordinador → efector → corrección; nombra cada parte.
• Glucosa en sangre: la insulina la baja (captación, glucogénesis), el glucagón la sube (glucogenólisis) — explica a través de la señalización celular.
• Riñón: conoce la ultrafiltración (cápsula de Bowman), la reabsorción selectiva (túbulo proximal) y el papel de la ADH en la osmorregulación.
• Los estomas se abren cuando las células guarda se vuelven túrgidas (K+ entra, el agua lo sigue).