Presentación preliminar sobre la homeostasis. Hay un audio explicatorio en Archive.org llamado Mecanismos de regulación homeostáticos. https://archive.org/details/MecanismosDeRegulacionHomeostaticos

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. Conocimientos PreviosConocimientos Previos
M en C Rafael Govea Villaseñor

3. ¿Qué son los Sistemas¿Qué son los Sistemas
Termodinámicos?Termodinámicos?
M en C Rafael Govea Villaseñor
Son cualesquier entidad o conjunto de objetos queSon cualesquier entidad o conjunto de objetos que
poseen una frontera que lo separa de su entorno.poseen una frontera que lo separa de su entorno.

4. Hay varios tipos de SistemasHay varios tipos de Sistemas
TermodinámicosTermodinámicos
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• 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. ¿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. ¿Por qué hablamos de STA en Estado¿Por qué hablamos de STA en Estado
EstacionarioEstacionario
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Entrada = Salida
h = constanteh = constante
V = constanteV = constante
P = constanteP = constante
Porque TienenPorque Tienen
propiedades relevantespropiedades relevantes
para la Vidapara la Vida

7. Recordemos que las células y losRecordemos que las células y los
organismos somos...organismos somos...
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Sistemas físico-químicosSistemas físico-químicos
termodinámicamente abiertostermodinámicamente abiertos

8. Los STA pueden ser alterados porLos STA pueden ser alterados por
Perturbaciones...Perturbaciones...
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• Discretas (cantidades finitas)Discretas (cantidades finitas)
–PositivaPositiva
–negativanegativa
• Continuas (cantidad indefinida)Continuas (cantidad indefinida)
–PositivasPositivas
–NegativasNegativas

9. STA en Estado estacionario y unaSTA en Estado estacionario y una
perturbación discretaperturbación discreta
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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. ¿Qué hace el STA en Estado estacionario?¿Qué hace el STA en Estado estacionario?
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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. STA en Estado estacionario y lasSTA en Estado estacionario y las
Perturbaciones DiscretasPerturbaciones Discretas
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Un sistema en estado estacionario
se defiende con éxito de las
perturbaciones discretas mediante
respuestas que se oponen a la
perturbación.

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. STA en Estado Estacionario, perturbación continuaSTA en Estado Estacionario, perturbación continua
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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. STA en Estado estacionario y lasSTA en Estado estacionario y las
Perturbaciones ContínuasPerturbaciones Contínuas
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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. ¿Puede el STA perturbado tener éxito?¿Puede el STA perturbado tener éxito?
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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. ¿Qué pasa si perturbamos continuamente un¿Qué pasa si perturbamos continuamente un
STA con mecanismos de regulación?STA con mecanismos de regulación?
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Salida continua adicionalSalida continua adicional
EntradaEntrada ≈≈ SalidaSalida
hh

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. STA con Mecanismos de regulaciónSTA con Mecanismos de regulación
homeostáticoshomeostáticos vsvs perturbacionesperturbaciones
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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. ¿Qué hacemos los Seres Vivos?¿Qué hacemos los Seres Vivos?
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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. ¿Qué la Homeostasis?¿Qué la Homeostasis?
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((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. Modelo de Russek -Cabanac de STA conModelo de Russek -Cabanac de STA con
Mecanismos de regulación homeostáticosMecanismos de regulación homeostáticos
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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. ¿Cuál es el efecto de las Asas de¿Cuál es el efecto de las Asas de
Información?Información?
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• 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. ¿Qué hacen las partes del¿Qué hacen las partes del
Modelo de Russek -CabanacModelo de Russek -Cabanac
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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. ¿Cómo se aplica el Modelo de Regulación de¿Cómo se aplica el Modelo de Regulación de
Russek-Cabanac?Russek-Cabanac?
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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. Paso 1Paso 1
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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. Paso 2Paso 2
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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. Paso 3Paso 3
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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. Ejercicio 1Ejercicio 1
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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. 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. 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 +
? ?