Regulação nos seres vivos

Regulação nervosa e hormonal em animais

1 - Regulação nervosa e hormonal em animais

    Todos os sistemas biológicos constituem sistemas abertos, pois realizam trocas de energia e matéria com o exterior, das quais depende a sua sobrevivência.

    Os seres vivos possuem mecanismos que equilibram as alterações induzidas pelo meio externo, para que exista uma constância do meio interno. Esta constância, designada homeostasia, traduz a existência de um equilibrio dinâmico nos sistemas biológicos.  Quando esta homeostasia é interrompida o sistema biológico entra num estado de degradação, a que se dá o nome de doença. Caso os mecanismos homeostáticos consigam repor o equilivrio, o estado normal é restabelecido, se acontecer o oposto o sistema biológico chega ao fim advindo a sua morte.

    Para que a homeostasia não se perca, a actividade dos órgãos é controlada e regulada, respondendo ás alterações, quer do meio interno, quer do meio externo, através de mecanismosde retroalimentação.

    A retroalimentação pode ser de dois tipos:

• Negativa - é a utlizada na maioria dos casos nos sistemas biológicos. Ocorre quando existe um desajuste na homeostasia, revertendo o sistema para um determinado ponto.

• Positiva - A retroalimentação positiva amplifica a resposta ao desajuste na homeostasia.

Sistema nervoso e regulação nervosa

    O nosso sistema nervoso é constituido pelo sistema nervoso central e pelo sistema nervoso periférico.

    O sistema nervoso central é formado pelo encéfalo e pela espinhal medula.

    O sistema nervoso periférico encontra-se fora do sistema nervoso central e é formado por nervos.

Fig.1 - Sistema nervoso central                            Fig.2 - sistema nervo periférico e central

    A unidade do sistema nervoso é a célula nervosa - o neurónio.

    Os neurónios são células altamente estimulávéis, capazes de detectar pequenas alterações do meio. Em resposta a estas variações, verifica-se uma alteração eléctrica, que percorre a membrana. Estas alterações constituem o impulso nervoso.

Fig.3 - Neurónio

    O conjunto do axónio e da bainha de mielina que o envolve designa-se fibra nervosa. As fibras nervosas reunidas em feixes envolvidos por uma capa de tecido conjuntivo constituem os nervos.

Fig.4 - estrutura dos nervos

    Todas as células, particularmente, os neurónios, apresentam diferenças de concentração de iões entre a parte externa e a parte interna da sua membrana citoplasmática.  O fluido extracelular, que rodeia os neurónios, apresenta elevadas concentrações em sódio, mas uma baixa concentração de potássio. Por outro lado, no meio intracelular, ocorre o contrário, há uma elevada concentração em potássio e uma baixa concentração em sódio.

    Como o citoplasma dos neurónios contém, proporcionalmente, menor quantidade de iões positivos do que o fluido extracelular, a superficie interna da membrana apresenta carga eléctrica positiva. Assim, gera-se uma diferença de potencial eléctrico entre as duas faces da membrana - potencial de membrana - que, quando o neurónio não está a transmitir impulsos, é da ordem dos -70 mV (milivolts) - potencial de repouso. O sinal negativo indica que o interior da célula tem carga global negativa, relativamente ao exterior.

O potencial de repouso deve-se, principalmente, á diferença de concentração de sódio e potássio, dentro e fora da célula. Esta diferença manteve-se devido ao funcionamento de bombas de sódio e potássio, que bombeiam sódio para o meio externo e potássio para o meio interno( consumindo ATP), contrariando o movimento de difusão passiva destes iões.

Fig.5 - mecanismo que permite manter o potencial de repouso

Como a bomba de sódio e potássio transporta 3 Na+ por cada 2 K+, a quantidade de iões que sai da célula( por transporte passivo) supera a quantidade de iões K+ que sai da célula de iões Na+ que entra na célula. Desta forma, a célula perde cargas positivas, gerando-se um excesso de cargas negativas no interior da célula, relativamente ao exterior.

    Na membrana celular, existem canais que permitem a passagem de K+ e Na+ de forma passiva. Quando o neurónio está em repouso, estes canais encontram-se fechados, abrindo-se quando a célula é estimulada.

    Quando um neurónio é atingido por um estímulo, os canais de Na+ abrem-se, conduzindo a uma rápida entrada de Na+ para a célula Esta entrada brusca de iões positivos faz com que o potencial de membrana passe de -70mV para +35mV. Esta alteração de diferença de potencial designa-se despolarização.

    Esta rápida alteração do potencial eléctrico, ocorre durante a despolarização, designa-se potencial de acção e é da ordem dos 105 mV( de -70mV para +35mV).

    A despolarização de um determinado ponto ocorre, sensivelmente, durante 1,5 milésimos se segundo, já que, quando o potencial de acção atinge o pico, aumenta a permeabilidade da membrana ao K+, enquanto que a permeabilidade dos canais Na+ volta ao normal. Assim, verifica-se uma queda do potencial da membrana, até atingir o seu valor de repouso - repolarização.

Fig.6 - Despolarização e repolarização de um neurónio.

    O estímulo tem de ter uma determinada intensidade para gerar um potencial de acção.  O estímulo minimo necessário para originar  um potencial de acção designa-se por estimulo limiar.

    Uma vez ultrapassado este estímulo limiar, e portanto estimulado pelo neurónio, o potencial de acção é independente da intensidade do estímulo.

    O potencial de acção, que se gera na área da membrana estimulada, propaga-se á área vizinha, conduzindo á sua despolarização. Verifica-se, então uma sucessão de despolarização e repolarização ao longo da membrana do neurónio, constituindo o impulso nervoso.

-  A propagação do impulso nervoso faz-se apenas num sentido, das dendrites para o axónio.

Fig. 7 - transmissão de impulsos nervosos

Fig.8 - Deslocamento do potencial de acção

Transmissão do impulso nervoso ao longo dos neurónios

A velocidade de propagação do impulso nervoso varia de neurónio para neurónio e de animal para animal.  Este facto está relacionado com a estrutura do axónio. Os axónios de pequeno diâmetro conduzem o impulso lentamente, pois apresentam uma maior resistência ao fluxo. Por sua vez, axónios de grande diâmetro conduzem o impulso muito mais rapidamente.

A rápida propagação do impulso nervoso, nos neurónios dos vertebrados é garantida pela presença da bainha de mielina que recobre os axónios. Esta bainha é formada por camadas concêntricas de membranas das células de Schwann. O isolamento dos axónios pela bainha de mielina apresenta interrupções, designadas nódulos de Ranvier, nos quais a superficie do axónio fica exposta.

Nas fibras nervosas mielinizadas, o potencial de acção despolariza a membrana do axónio unicamente na região dos nódulos de Ranvier, pois o efeito isolante da bainha de mielina impede que essa despolarização ocorra nas restantes zonas. Desta forma, o impulso nervoso salta de um nódulo para o seguinte, permitindo, assim, uma velocidade de propagação muito mais elevada em relação á que se verifica nos neurónios desmielinizado.

Transmissão do impulso nervoso entre neurónios - sinapses

As terminações dos axónios estabelecem relações com as dendrites dos neurónios seguintes, permitindo que o impulso nervoso eja conduzido a longas distâncias. A passagem do impulso nervoso de um neurónio para o outro faz-se através das sinapses. A sinapse é uma região de contacto muito próxima entre a extremidade de um neurónio e a superficie das outras células. 

Quando o impulso nervoso atinge as extremidades do axónio pré-sináptico, libertam-se para a fenda sináptica substâncias quimicas designadas neurotransmissores. Esats substâncias ligam-se a receptores da membrana da célula seguinte(células pós-sináptica), desencadeando o impulso nervoso que assim continua a sua propagação.

Estes neurotransmissores encontram-se armazenados em vesiculas. O impulso nervoso induz a fusão dessas vesiculas com a membrana do axónio. Este fenómeno de exocitose permite que os neurotransmissores sejam lançados na fenda sináptica. Os nuerotransmissores, ao ligarem-se a receptores da membrana do neurónio pós-sináptico, conduzem á abertura de canais iónicos associados a esses receptores permitindo a entrada de Na⁺ na célula. Esta entrada provoca a despolarização da membrana, originando um impulso nervoso nessa célula.

Fig. 9 - Transmissão do impulso nervoso na fenda sináptica.

Sistema endócrino - regulação hormonal

Nos animais, além do sistema nervoso, existe outro sistema de comunicação que permite efectuar respostas desencadeadas por determinados estimulos. Este sistema, designado sistema endócrino, é constituido por glândulas excretoras de mensageiros quimicos - hormonas - que são lançaod sna corrente sanguinea atingindo células-alvo, que assim, efectuam, uma determinada resposta. 

Fig 10 - comunicação efectuada pelo sistema endócrino.

Embora as hormonas sejam lançadas no meio interno, dispersando-se pelo organismo através da corrente sanguinea, actuam apenas nas células-alvo que possuem receptores capazes de detectar a sua presença. Assim, é possivel garantir uma resposta especifica de determinadas células, perante um determinado sinal, contribuindo, desta forma, eficazmente para a manutenção do equilibrio do organismo - homeostasia.

Interacção sistema nervoso - sistema endócrino

Estes dois sistemas interagem no sentido de regularem os mecanismos homeostáticos. De facto, grande parte da actividade endócrina é controlada, directa ou indirectamente, pelo hipotálamo. Esta região do cérebro estabelece ligação entre o sistema nervoso e o sistema hormonal.

O hipotálamo recebe diversos estimulos, quer de outras áreas do cérebro, quer de hormonas que o atingem através da corrente sanguinea. Em resposta a estes estimulos, os neurónios hipotalámicos produzem neuro-hormonas que atingem a hipófise. 

Termorregulação e osmorregulação

Termorregulação e osmorregulação.doc (1,5 MB)

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Hormonas vegetais

Todas as plantas e animais apresentam uma série de respostas a estímulos do meio exterior. Algumas dessas respostas tornam-se evidentes sob a forma de movimentos. 

Os movimentos das plantas ocorrem em diversos órgãos, como os caules, as raízes, as folhas, ou as flores. Estes movimentos são afectados pelas condições do meio exterior, tais como, a luz, a temperatura, a gravidade, o fotoperiodo ou o contacto.

Os movimentos das plantas que envolvem crescimento na direcção do estímulo ambiental ou na direcção oposta chamam-se tropismos. Os movimentos que não envolvem crescimento direccionado chamam-se movimentos násticos ou nastias.

Os tropismos podem ser positivos ou negativos conforme o movimento se realiza em direcção ao estímulo ou se afasta dele.

Fig 11 - girassóis

Fototropismo

Resposta da planta em direcção á luz. Muitos caules têm fototropismos positivo, curvando-se na direcção da luz. As raízes têm fototropismo negativo.

Fig 12 - Planta carnivora

Tigmotropismo

Resposta da planta a um estímulo de contacto.

Acção das hormonas vegetais no desenvolvimento das plantas

O principal factor interno da regulação das reacções de desenvolvimento e crescimento nas plantas são as hormonas vegetais ou fitormonas.

Esxistem cinco importantes grupos de fitormonas: auxinas, giberelinas, citoquininas, ácido abscísico e etileno.